CN105812990A - 用于声分析的工作循环式麦克风/传感器 - Google Patents

Abstract

本申请案涉及一种用于声分析的工作循环式麦克风/传感器。一种工作循环式声传感器例如通过以重复方式操作达相对短的时间周期而节省功率。传感器偏置电流向所述传感器提供操作功率。来自所述传感器的输出模拟信号在偏置信号上载运由所述传感器诱发的信息。采用电容性耦合从所述输出模拟信号移除直接DC电压以产生用于声分析的模拟输入信号。在所述传感器正被加电时，将用于电容性耦合的电容器预充电以减少所述电容器的充电时间。在所述电容器被足够地预充电之后，对所述模拟输入信号执行声分析。通过实质上阻止电流穿过所述传感器而将所述传感器掉电，这会节省功率。所述声分析的结果可例如用于控制所述声传感器的工作循环的参数。

Description

用于声分析的工作循环式麦克风/传感器

优先权主张

本专利申请案请求2015年1月19日在美国专利与商标局提出申请的标题为“借助工作循环式麦克风/传感器进行的声音辨识/感测(SOUNDRECOGNITION/SENSINGWITHDUTY-CYCLINGMICROPHONE/SENSOR)”的第62/105,172号美国临时申请案的优先权，其中上文所列申请案特此出于所有目的而以引用方式完全并入本文中。

技术领域

本申请案涉及一种用于声分析的工作循环式麦克风/传感器。

背景技术

计算机系统包含可操作以从例如声传感器等传感器检索并处理信号的处理器。此类传感器响应于由此类传感器中的一或多者感测到传递的声波而产生信号。所述声波可具有人类可听见的频率(例如，20Hz到20KHz)及/或高于人耳的频率灵敏度的频率(超声)或低于人耳的频率灵敏度的频率(次声)。在各种应用中，将声传感器分布在各种位置中，以用于例如定位声波的起源(例如，通过分析与声波相关联的多个所感测波形)及/或通过检测个别声音的存在及位置而增强安全性(例如，通过个别地分析与声波相关联的所感测波形)等目的。然而，例如，当存在众多传感器时，在提供用于产生传感器信号的功率方面常常会遇到困难。

发明内容

可以一种声分析系统来解决上述问题，所述声分析系统包含用于减少功率消耗的工作循环式声传感器。举例来说，通过使传感器(以及输入信号链的处理电路的若干部分)以重复方式操作达相对短的时间周期而节省功率。传感器偏置电流向所述传感器提供操作功率，所述传感器偏置电流被形成为输出模拟信号的直流(DC)电压。来自所述传感器的输出模拟信号在偏置信号上载运由所述传感器诱发的信息。采用电容性耦合在所述输出模拟信号处阻止偏置电压以产生用于声分析的模拟输入信号。在所述传感器正被加电时，将用于电容性耦合的电容器预充电以减少所述电容器的充电时间。在所述电容器被足够地预充电之后，对所述模拟输入信号执行声分析。通过实质上阻止电流穿过所述传感器而将所述传感器掉电，这会节省功率。所述声分析的结果可例如用于控制所述声传感器以及用于处理所述模拟输入信号的电路的若干部分的工作循环的参数。

本发明摘要是基于以下理解而提交：其并非用于解释或限定权利要求书的范围或含义。此外，本发明内容并不打算识别所请求标的物的关键特征或本质特征，也不打算用作确定所请求标的物的范围的辅助。

附图说明

图1展示根据本发明的实例实施例的说明性电子装置。

图2是图解说明根据本发明的实施例的声音辨识系统的模拟/信息(A2I)操作的功能图。

图3是图解说明根据本发明的实施例的另一声音辨识系统的模拟/信息(A2I)操作的功能图。

图4是图解说明根据本发明的实施例的声音辨识系统的模拟/信息(A2I)操作的输入增益电路的功能图。

图5是图解说明根据本发明的实施例的声音辨识系统的模拟/信息(A2I)操作的输入增益电路的时序的时序图。

具体实施方式

以下论述针对于本发明的各种实施例。虽然这些实施例中的一或多者可为优选的，但所揭示的实施例不应被解释为或以其它方式用于限制包含权利要求书的本发明的范围。另外，所属领域的技术人员将理解，以下说明具有广泛应用，且任何实施例的论述仅意在作为所述实施例的实例，且并不打算暗示本发明的范围(包含权利要求书)限于所述实施例。

在以下说明及权利要求书通篇中，使用某些术语来指代特定系统组件。如所属领域的技术人员将了解，可使用各种名称来指代组件或系统。因此，本文中在名称不同但功能相同的组件之间未必做出区分。此外，一系统可为另一系统的子系统。在以下论述中及在权利要求书中，术语“包含”及“包括”是以开放方式使用，且因此应解释为意指“包含但不限于…”。同样，术语“耦合到”或“与…耦合”(及类此术语)打算描述间接或直接电连接。因此，如果第一装置耦合到第二装置，那么所述连接可通过直接电连接或通过经由其它装置及连接进行的间接电连接而做出。术语“部分”可意指整个部分或少于整个部分的一部分。术语“模式”可意指用于完成一目的的特定架构、配置(包含以电子方式配置的配置)、布置、应用等。

图1展示根据本发明的某些实施例的说明性计算系统100。举例来说，计算系统100是电子系统129或被并入到电子系统129中，所述电子系统例如是计算机、电子器件控制“盒”或显示器、通信设备(包含发射器)或经布置以产生射频信号的任何其它类型的电子系统。

在一些实施例中，计算系统100包括包含控制逻辑的巨型单元或芯片上系统(SoC)，例如CPU112(中央处理单元)、存储装置114(例如，随机存取存储器(RAM))及电力供应器110。举例来说，CPU112可为CISC类型(复杂指令集计算机)CPU、RISC类型CPU(精简指令集计算机)、MCU类型(微控制器单元)或数字信号处理器(DSP)。存储装置114(其可为存储器，例如处理器上高速缓冲存储器、处理器外高速缓冲存储器、RAM、快闪存储器或磁盘存储装置)存储在由CPU112执行时执行与计算系统100相关联的任何适合功能的一或多个软件应用程序130(例如，嵌入式应用程序)。

CPU112包括存储从存储装置114频繁地存取的信息的存储器及逻辑。计算系统100通常由用户使用UI(用户接口)116来控制，所述UI在软件应用程序130的执行期间将输出提供到用户且接收来自用户的输入。所述输出是使用显示器118、指示器灯、扬声器、振动等等而提供。所述输入是使用音频及/或视频输入(举例来说，使用话音或图像辨识)及例如小键盘、开关、接近检测器、陀螺仪、加速度计等等的电装置及/或机械装置而接收。CPU112耦合到I/O(输入-输出)端口128，I/O端口128提供经配置以接收来自联网装置131的输入(及/或将输出提供到联网装置131)的接口。联网装置131可包含能够与计算系统100进行点对点及/或联网通信的任何装置。计算系统100还可耦合到外围设备及/或计算装置，包含有形非暂时性媒体(例如快闪存储器)及/或电缆或无线媒体。这些以及其它输入及输出装置由外部装置使用无线或电缆连接选择性地耦合到计算系统100。举例来说，存储装置114可由联网装置131存取。

CPU112耦合到I/O(输入-输出)端口128，I/O端口128提供经配置以接收来自外围设备及/或计算装置131的输入(及/或将输出提供到外围设备及/或计算装置131)的接口，包含有形(例如，“非暂时性”)媒体(例如快闪存储器)及/或电缆或无线媒体(例如，联合测试行动群组(JTAG)接口)。这些以及其它输入及输出装置由外部装置使用无线或电缆连接选择性地耦合到计算系统100。CPU112、存储装置114及电力供应器110可耦合到外部电力供应器(未展示)或耦合到本地电源(例如电池、太阳能电池、交流发电机、电感场、燃料电池、电容器等)。

计算系统100包含模拟/信息传感器138(例如，作为系统及/或子系统)。模拟/信息传感器138通常包含适合于处理响应于声波而产生的传感器量的处理器(例如CPU112及/或控制电路)。

模拟/信息传感器138通常还包含用于产生用于传达传感器量的信号的一或多个麦克风(例如，传感器)142。举例来说，模拟/信息传感器138可操作以相对于一或多个麦克风142检测及/或确定(例如，识别，包含提供相对可能识别的指示)声波的存在及/或起源。麦克风142中的一或多者可操作以检测声波的传递，其中每一此种麦克风均产生用于传达传感器量的信号。

举例来说，所述传感器量是响应于如本文中所揭示周期性地对麦克风进行取样(例如，包含以亚奈奎斯特(sub-Nyquist)取样率进行，如下文所论述)而产生。举例来说，所述周期性取样使功率消耗减少麦克风142原本消耗(例如，在连续操作中)的偏置电流。

模拟/信息传感器138可被实施为在物理上与麦克风142间隔开的集成电路。举例来说，电感位置检测器200可被体现为电子系统的底盘中的SoC，而麦克风142可位于安全长廊(例如，进入点、过道、门、窗、管道等)处。麦克风142通常使用有线连接耦合到所述SoC。

模拟/信息传感器138还包含电力供应器(PS)，例如循环式电力供应器140。循环式电力供应器140包含用于选择性地对麦克风142进行控制及供电的电路。对麦克风142的选择性控制及供电通常是通过使麦克风142的操作成为工作循环式(举例来说，在模拟/信息传感器138系统正根据选定(例如，低功率)收听模式操作的时间期间)来执行。举例来说，对麦克风142的选择性控制及供电提供(例如，模拟/信息传感器138)系统功率的实质减少，而不需要使用低(例如，较低、较昂贵且较不灵敏)偏置电流麦克风142。(举例来说，根据本文中所揭示的技术，可通过使用现有的先前已安装的麦克风142及相关联布线/缆线而增强现有系统所消耗的功率。)

对麦克风142的选择性控制及供电可操作以跨越AC耦合电容器维持(例如，呈现)电荷，举例来说，这实质上减小麦克风142的循环(例如，加电及掉电)的等待时间。因此，举例来说，所述AC耦合电容器可操作以将模拟输入信号电容性地耦合到放大器的输入以缓冲所述模拟输入信号的AC分量，且在根据与所述耦合电容器相关联的RC(电阻-电容)时间常数的时间周期已期满之后阻止所述模拟输入信号的DC分量。

举例来说，通过功率循环所提供的此类等待时间的实质减小允许在时间间隔期间减少到麦克风142的电力，而不会显著地降低模拟/信息传感器138系统所提供的安全性。如本文中所揭示，举例来说，跨越AC耦合电容器维持电荷会减少AC耦合电容器的相对大(例如，相对于取样频率)的原本缓慢的稳定(例如，下文关于图4所论述)。

图2是图解说明根据本发明的实施例的声音辨识系统200的模拟/信息(A2I)操作的功能图。举例来说，所述声音辨识系统是模拟/信息传感器138系统(或包含于模拟/信息传感器138系统内)。一般来说，声音辨识系统200对直接从模拟输入信号提取的稀疏信息进行操作，且作为响应，产生用于识别从中产生模拟输入信号(例如，由麦克风212)的声波210的信息。

在操作中，声音辨识系统(“辨识器”)200对直接从模拟输入信号提取的稀疏信息224进行操作。辨识器200在模拟域中稀疏地提取(例如，在相对短的时间周期期间)输入声音的基于帧的特征。辨识器200通过选择性地(例如，仅)对在帧期间提取的所提取特征进行数字化而避免必须将所有原始数据数字化。换句话说，辨识器200可操作以选择性地对帧期间的信息特征进行数字化。

辨识器200通过在数字域中执行型式辨识来完成此种提取。由于是在模拟域中处理输入声音并将其成帧，因此成帧会移除通常存在于以电子方式传达的声音信号内的大多数噪音及干扰。因此，以数字方式执行的型式辨识通常会降低高准确度模拟前端(AFE，其原本将在模拟域中执行辨识)220(例如，原本)所需的精度。

AFE220的ADC222对基于帧的特征进行取样，这通常实质上降低ADC222的速度要求及性能要求两者。对于长达20ms的帧，可以慢至30Hz的速率对声音特征进行数字化，此速率比输入信号奈奎斯特速率(对于20KHz声音带宽，通常为40KHz)低得多。可实现辨识器200的AFE220及ADC222的性能的相对中等要求、AFE220及ADC222的极低功率操作。

辨识器200的相对低功率消耗允许辨识器200系统以连续方式操作，使得漏失目标事件的可能性降低。此外，由于系统200(例如，仅)稀疏地提取声音特征，因此所提取特征是以不足以用于重新建构原始输入声音的速率被提取，这有助于确保由辨识器200监视的空间中的人及占用者的隐私。

由麦克风212产生的模拟输入信号被缓冲且耦合到模拟信号处理224逻辑电路的输入。模拟信号处理224逻辑(由模拟前端220所包含)可操作以执行选定形式的模拟信号处理，例如，低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器及类似滤波器中的一或多个选定实例。此类滤波器可选择性地操作以产生一或多个经滤波输出通道，例如经滤波输出通道225。由模拟信号处理224逻辑产生的模拟通道信号选择性地耦合到模拟成帧226逻辑电路的输入。可针对给定应用选择每一帧的长度，其中举例来说，典型的帧值可处于1ms到20ms的范围中。

在成帧之后，由ADC222选择性地对每一通道的所得值进行数字化，以产生如通常以227指示的一组稀疏数字特征信息。可根据辨识器200所使用的相对低数字化速率而使用相对低成本、低功率Σ-Δ模/数转换器。举例来说，使用Σ/Δ调制模/数转换器(ADC)来图解说明实施例(但本发明涵盖其它类型ADC的使用)。

基本Δ-Σ转换器(例如，ADC222)是1位取样系统。施加到所述转换器的输入的模拟信号限于包含足够低的频率，使得所述Δ-Σ转换器可无误差地多次对输入进行取样(例如，通过使用过取样)。取样率通常是在辨识器200的输出端口处呈现的数字结果的数百倍快。随时间累加每一个别样本并通过数字/抽取滤波将其与其它输入信号样本一起“求平均”。

所述Σ-ΔADC的主要内部单元是调制器及数字滤波器/抽取器。尽管典型的奈奎斯特速率ADC是根据一个取样率而操作，但所述Σ-ΔADC是根据两个取样率而操作：输入取样率(fS)及输出数据速率(fD)。输入速率对输出速率的比率是“抽取比率”，其有助于界定过取样率。Σ-ΔADC调制器以极高fS速率粗略地对输入信号进行取样，且作为响应，产生(例如，1位宽)位流。Σ-ΔADC数字/抽取滤波器将位流的所取样数据转换成高分辨率、较慢fD速率数字码(其含有由麦克风212取样的声音的数字信息特征)。

来自Σ-ΔADC222的声音信息特征选择性地耦合到型式辨识逻辑250(其在数字域中操作)的输入。辨识逻辑250可操作以使用型式辨识与追踪逻辑将信息特征“映射”(例如，相关联)到声音标志(I2S)。型式辨识逻辑250通常以周期性方式操作，如由时间点t(0)260、t(1)261、t(2)262等所表示。举例来说，将例如230所指示的每一信息特征与数据库270进行比较(例如，在所述信息特征被产生时)，数据库270包含多个特征(如通常以270所指示)。在每一时步处，型式辨识逻辑250试图在由ADC222产生的信息特征序列与存储于数据库270中的声音标志序列之间找到匹配。对一或多个候选标志252的匹配程度由得分值指示。当特定标志的得分超过阈值时，辨识器200选择性地指示对选定标志的匹配。

型式辨识逻辑250根据一或多个类型的常规型式辨识技术(例如，神经网络、分类树、隐马尔可夫模型(HiddenMarkovmodel)、条件随机场、支持向量机等)而操作。型式辨识逻辑250可使用各种类型的通用微控制器单元(MCU)、专门数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)等执行信号处理。

因此，辨识器200可操作以(例如，以高层级)连续地操作，同时消耗相对少量的功率。辨识器200可操作以不断地监测传入波形以找出一或多个预期类型的声音。所述预期类型的声音包含例如枪击声音、玻璃破碎声音、话音命令、语音短语、(经编码)音乐旋律、放电超声发射(例如，例如由一件设备产生的电弧)、超声地震压缩波(例如，用于提供刚刚起始的地震的即时报警)等类别。

在各种应用中，AFE220的各种实施例可操作以响应于接收到预期声音而将装置唤醒。举例来说，可响应于检测到由系统的用户讲出的特定词语或短语而将例如移动电话、平板计算机、PC等系统从低功率模式唤醒。

在实例性应用中，AFE220可操作以对背景声音条件进行分类，以提供情境感知感测从而辅助装置操作。举例来说，可基于AFE220检测到其在办公室中、在餐馆中、在驾驶的交通工具中或者在火车或飞机上等而调整语音辨识操作。

在实例性应用中，AFE220可操作以检测选定声音来触发警报或监视摄像机。所述选定声音包含例如枪击、玻璃破碎、人类语音(一般地)、足球、汽车接近等一或多个条目(例如，其中相关联特征的条目存储于数据库270中)。所述选定声音可包含提供对电动机或发动机操作的操作条件异常、起电弧、汽车碰撞、破碎声音、动物咀嚼电力缆线、下雨、刮风等的指示的声音。

图3是图解说明根据本发明的实施例的另一声音辨识系统300的模拟/信息(A2I)操作的功能图。声音辨识系统300包含模拟前端320通道、信号触发380逻辑电路及触发控制(TriggerCTRL)382。

信号触发380相对于来自环境的典型背景噪声来评估模拟信号(例如，由麦克风312产生)的条件，以决定是否将唤醒信号链(例如，经由AFE320通道)。假定存在静态的正常背景(例如，当未发生非预期事件时)，AFE通道320逻辑维持(例如，由触发控制382)于断电状态中(例如，大多数时间)。当信号触发380在声音输入信号中检测到(例如，使用下文所描述的比较器381及430)某一量的信号能量时，信号触发380接着可操作以断言用于为AFE320通道接通电力的“检测到声音”触发(S触发)控制信号。(声音辨识系统300的)微控制器350可操作以使用如上文所描述的数字信号处理技术来执行型式辨识。

信号触发380包含输入增益电路A1，输入增益电路A1可操作以缓冲模拟输入信号312。将由麦克风312产生的模拟输入信号与模拟阈值“Vref”进行比较(通过比较器381)。当模拟输入信号上升到高于“Vref”时，比较器381的输出被从“0”双态切换到“1”，以产生S触发信号，此指示已接收到足够大的输入信号。当模拟输入信号保持处于低于“Vref”的电平时，整个AFE320可被置于掉电模式中，直到足够更大的声音致使S触发信号被断言(例如，被双态切换到高)为止。

在S触发信号被双态切换到高逻辑信号之后，触发控制382引导AFE320开始收集输入信号并执行基于帧的特征提取。通过以下操作来起始基于帧的特征提取：经由输入增益电路A2(354)缓冲输入模拟信号，从以数字方式取样的原始数据提取特征，并使用ADC322对所缓冲模拟输入信号进行取样。

特征提取器325是可操作以从ADC322的(例如，经滤波及经抽取)输出提取特征信息的电路。举例来说，可通过在所取样帧的持续时间内确定频带内的时变频率信息的各种Δ以产生将借以执行初始分析及/或将借以搜索库(例如，数据库270内)以找出匹配的数字标志来提取所述特征信息。

相继地将每一帧的所提取特征存储于缓冲器323(其可被布置为环形缓冲器)中。为节省甚至更多的功率，触发控制块382可操作以在其间AFE320处理存储于缓冲器323中的一组初始帧的时间周期内相对于微控制器350“托管”S触发信号。所述AFE处理一组初始帧(例如，使用对所捕获帧的较不严格的检查)以通过接通MCU350来执行对所捕获帧的另一更强大分析而确定是否应耗费额外功率。

举例来说，AFE320可在缓冲器323中缓冲一组经截短的数个初始声音特征帧并使用特征预筛选324逻辑电路来执行(数字)预筛选。因此，所述预筛选允许AFE320在释放所托管的唤醒信号(例如，经由信号E触发)确定(例如，响应于加电(PWUP)信号)前几个特征帧是否可能为目标声音标志。释放所托管信号将MCU350唤醒(其中唤醒活动需要相对高的功率耗费)以收集所提取特征并执行更复杂且准确的分类。举例来说，缓冲器322可缓冲各自表示20ms的模拟信号的五个帧。在各种实施例中，PWUP信号可用于控制使到AFE320的一部分的电力循环。

触发控制382可操作以确定MCU350分类器是否将被加电以执行全标志检测，如上文所论述。事件触发382选择性地响应于由预筛选逻辑324电路识别的一个AFE通道特征而操作或响应于数个通道特征的组合而操作，以发信号通知开始点。预筛选逻辑324可包含存储一或多个经截短声音标志的数据库的存储器，预筛选逻辑324使用所述一或多个经截短声音标志来与存储于缓冲器323中的经截短特征样本进行比较以确定是否存在匹配。当检测到此种匹配时，事件触发信号E触发被断言，此指令触发控制逻辑382将MCU350唤醒以准备好对正从麦克风312所提供的模拟信号提取的稀疏声音特征执行相对严格的声音辨识过程。

在活动操作期间，MCU350比AFE320消耗更多功率。在活动操作中，AFE320比信号触发380消耗更多功率，其中比较器381通常是极低功率设计。因此，所揭示的触发方案使唤醒“高功耗”MCU350及特征预筛选器324的频率最小化，使得声音辨识系统300的功率效率最大化。

图4是图解说明根据本发明的实施例的声音辨识系统的模拟/信息(A2I)操作的输入增益电路的功能图。输入增益电路410可操作以用于控制模拟麦克风(AMIC)402的麦克风偏置电流。输入增益电路410包含用于产生用于偏置麦克风402(例如，其膜片)的电力且产生输入模拟信号的麦克风偏置电流产生器(MICBIAS)420。

麦克风402使用从麦克风偏置电流信号接收的电力而产生模拟输入信号(例如，响应于声波扰动麦克风402的膜片)。所述模拟输入信号经由耦合电容器“C”而被AC耦合到输入增益电路410的输入。耦合电容器C通常处于10微法拉到1000微法拉的范围中且(相应地)具有相对(例如，鉴于麦克风402的输出阻抗)缓慢的充电/放电时间(例如，鉴于待取样的频率)。

通过开关SW1及SW2A对麦克风420的选择性控制及供电可操作以跨越耦合电容器C(其可操作以过滤(例如，移除)信号的DC分量)维持(例如，存在的)电荷。开关SW1及SW2的定时(例如，下文参考图5进一步描述)可操作以实质上减小为节约功率而执行的使麦克风402循环(例如，加电及掉电)的等待时间。举例来说，当开关SW1及SW2两者均闭合时，耦合电容器经预充电以减少与在所述耦合电容器耦合到相对高阻抗输入(例如，与运算放大器430相关联)时将耦合电容器C充电相关联的等待时间。

举例来说，当开关SW1闭合时(且在耦合电容器C的等待时间被满足之后)，信号432的AC分量(例如，叠加在DC分量上)经由电阻器Rin(选择性地)耦合到运算放大器430的第一输入。运算放大器430的第二输入耦合到接地(例如，方便的复位电压)。输入增益电路410的运算放大器430可操作以根据电阻器Rfb(其限制到运算放大器430的第一输入的输出的反馈电流)对电阻器Rin的比率来缓冲模拟输入信号(例如，控制模拟输入信号的增益)。因此，输入增益电路410可操作以响应于由麦克风402产生的模拟输入信号而产生所缓冲(例如，以可变方式)模拟输入信号。在各种实施例中，所缓冲模拟输入信号耦合到模拟信号处理块224(上文关于图2所描述)的输入及/或耦合到ADC322(上文关于图3所描述)的输入。

当SW1断开时，用于为声传感器供电的DC分量的电流被阻止，使得麦克风的功率消耗实质上减少或消除。在SW1被断开时，声音辨识系统的其它部分(包含MCU350以及AFE320的若干部分)被选择性地掉电以节省功率。

图5是图解说明根据本发明的实施例的声音辨识系统的模拟/信息(A2I)操作的输入增益电路的时序的时序图。信号510及麦克风操作功率(例如，用于麦克风402及/或其它声传感器的偏置电流)信号510为循环的，具有接通时间520及关断时间530。脉冲(在时间520期间产生)是根据循环时间540以脉冲重复频率而施加。

在信号510的位于接通时间520处的上升边缘期间，开关SW1及SW2被双态切换到闭合位置(例如，其传导电流)。开关SW1的闭合通过供应及吸收麦克风偏置电流(例如，如通过麦克风的膜片调制)来激活麦克风。在(例如，电容器等待时间)时间522期间，开关SW2a的闭合使电流从SW1分路到接地，这快速地将耦合电容器C充电到最优偏置点。在(电容器等待时间)时间522期满时，开关SW2a被断开(同时开关SW1保持闭合)，这将模拟输入信号(例如，信号432)的AC分量耦合(例如，吸收)到运算放大器(例如，430)的第一输入。

开关SW1在感测时间(TSENSING)524期间保持闭合。在感测时间524期间，麦克风保持被主动地供电，且举例来说，模拟输入信号经缓冲、取样及分析以产生信息特征帧，如上文所描述。

在感测时间524(及麦克风接通时间520)期满时，开关SW1断开，这从麦克风移除操作功率(例如，以节省功率)且将耦合电容器C解耦以保存存在于电容器中的任何电荷(例如，这有助于减小下一循环的电容器稳定时间)，且进入麦克风关断时间530。在时间530期间，麦克风、辨识器(例如，MCU350)及AFE(220或320)的若干部分中的一或多者可被选择性地(个别地或共同地)掉电以节省功率。如上文所描述，MCU350(例如，仅)在一或多个帧已被分析之后被加电以确定所取样帧是否可能包含所关注特征。

接通时间周期510通常大约为大约1毫秒到5毫秒的范围。关断时间周期520通常大约为大约4毫秒到15毫秒的范围。因此，循环时间540通常大约为大约5毫秒到20毫秒的范围，帧持续时间大约为大约5毫秒到20毫秒的范围，且举例来说，所得工作循环为大约20％。

可将麦克风的工作循环确定为接通时间周期510的持续时间对循环时间的持续时间的比率。为在分析所讲出的语言(其可能违反信托法及/或适用法律)与监测声音特征之间进行区别，麦克风工作循环及脉冲重复频率(其通常为循环时间540的倒数)经选择使得对于以正常速率讲出的语音，相当大部分的词语及/或句子不(例如，无法)被分析。如本文中所揭示，使偏置电流成为功率循环式以实现此种区别(例如，在具有检测语音的能力与确定内容之间)还可用于减少原本由经布置用于声监视的系统消耗的功率。

频率截止(例如，奈奎斯特频率)及(例如，数字化)取样率(例如，使用亚奈奎斯特取样)可与以上技术组合使用以使所取样语音变为难以理解的(例如，逐字地)，同时(举例来说)仍可辨识为人类语音。在一实施例中，根据预期麦克风接通时间、脉冲重复频率、截止频率及取样率来分析选定特征库(例如，声音类型的条目)并将其存储于数据库(例如，270)中。

在一实施例中，特定声音类型(例如，特征)可存储为多个条目，其中对于所述特定声音类型，每一相继条目具有比前一条目高的分辨率(例如，在预期麦克风接通时间、脉冲重复频率、截止频率及取样率中的一或多者上具有增加)。当使用分辨率较小的所存储条目(例如，使用较不严格、功率消耗较少的分析)遇到对基于帧的所提取特征样本的初始匹配时，可执行更强大分析(例如，例如通过DSP使用更多功率)以确定是否存在对与已被做出初始匹配的特定声音类型相关联的较高分辨率条目的匹配。举例来说，使用较高分辨率的所存储特征执行对匹配的搜索会减小误肯定的发生率且增加所检测到的声音类型的准确度。

在各种实施例中，使用对初始匹配的成功确定来触发警告(例如对所监视环境内的人及/或用于记录与初始匹配相关联的事件的监视系统的可理解/视觉警告)的产生，例如以增加安全性及/或维持对适用法律的遵守。

第一麦克风的接通时间周期510可在与第二麦克风的接通时间周期510不同的时间处被起始，使得两个周期不实质上重叠。非(或部分地)重叠接通时间周期510通过在不同时间循序地(例如，或交替地)为第一及第二(例如，以及其它)麦克风供电而有助于确保更均匀的功率消耗。可激活两个或两个以上麦克风，使得一或多个其它麦克风不被同时供电。

以类似方式，第一麦克风的(电容器等待时间)时间522可在与第二麦克风的时间522不同的时间处被起始，使得两个周期不实质上重叠。非(或部分地)重叠(电容器等待时间)时间522通过循序地(例如，或交替地)为麦克风加电而有助于确保较均匀的功率消耗，使得每一麦克风的功率消耗的(至少)一部分在不同时间发生。可激活两个或两个以上麦克风，使得一或多个其它麦克风不被同时供电。

上文所描述的各种实施例仅以图解方式提供且不应理解为限制所附权利要求书。所属领域的技术人员将易于辨识在不遵循本文中所图解说明及所描述的实例实施例及应用的情况下且在不背离所附权利要求书的真正精神及范围的情况下可做出的各种修改及改变。

Claims (20)

1.一种电路，其包括：

第一开关，其具有第一端子，所述第一端子可操作以从声传感器接收电容性耦合的模拟输入信号，所述第一开关可操作以在所述第一开关闭合时选择性地将所述所接收模拟输入信号耦合到所述第一开关的第二端子，所述模拟输入信号包含用于为所述声传感器供电的DC(直流)分量且包含用于传达在所述声传感器由所述DC分量供电时所接收的信息量的AC(交流)分量；

第二开关，其具有耦合到所述第一开关的第二端子的第一端子，所述第二开关可操作以在所述第一开关闭合时选择性地将所述第一开关耦合的模拟输入信号耦合到接地；及

放大器，其具有耦合到所述第一开关的第二端子的输入，所述放大器可操作以在所述第一开关闭合且所述第二开关断开时放大所述AC分量。

2.根据权利要求1所述的电路，其中所述第二开关可操作以在所述第二开关闭合时将电容器预充电，所述电容器用于将所述模拟输入信号电容性耦合到所述第一开关的所述第一端子。

3.根据权利要求2所述的电路，其中所述放大器可操作以使用通过对所述电容器的所述预充电而建立的电荷来放大所述AC分量。

4.根据权利要求3所述的电路，其包含所述电容器。

5.根据权利要求4所述的电路，其包含所述声传感器。

6.根据权利要求2所述的电路，其包含麦克风偏置电流产生器，所述麦克风偏置电流产生器用于产生用于为所述声传感器供电的所述DC分量。

7.根据权利要求2所述的电路，其中在所述第一开关断开时，用于为所述声传感器供电的所述DC分量的电流被阻止。

8.根据权利要求7所述的电路，其中所述第一开关的控制端子被重复地施加脉冲，使得所述麦克风在第一接通时间期间接通且在第一关断时间期间关断，其中所述第一接通时间及所述第二接通时间的循环后面跟有若干相继循环，其中每一相继循环包含实质上等于所述第一接通时间的接通时间及实质上等于所述第一关断时间的关断时间。

9.根据权利要求8所述的电路，其中所述第一接通时间的持续时间是响应于对所述经放大AC分量的分析而选择。

10.根据权利要求8所述的电路，其中所述对所述第一开关施加脉冲的脉冲速率频率是响应于对所述经放大AC分量的分析而选择。

11.根据权利要求10所述的电路，其包括可操作以分析所述经放大AC分量从而产生对所述经放大AC分量的第一分析的电路，其中响应于所述第一分析而控制到数字信号处理器的电力，所述数字信号处理器可操作以执行用于产生对所述经放大AC分量的第二分析的指令，所述第二分析具有比所述第一分析高的分辨率。

12.一种系统，其包括：

第一开关，其具有第一端子，所述第一端子可操作以从声传感器接收电容性耦合的模拟输入信号，所述第一开关可操作以在第一接通时间期间选择性地将所述所接收模拟输入信号耦合到所述第一开关的第二端子，所述模拟输入信号包含用于为所述声传感器供电的DC(直流)分量且包含用于传达在所述声传感器由所述DC分量供电时所接收的信息量的AC(交流)分量；

第二开关，其具有耦合到所述第一开关的第二端子的第一端子，所述第二开关可操作以在第一稳定时间期间选择性地将所述第一开关耦合的模拟输入信号耦合到接地，所述第一稳定时间在所述第一接通时间期间发生；

放大器，其具有耦合到所述第一开关的第二端子的输入，所述放大器可操作以在所述第一接通时间期间且在所述第一稳定时间之后放大所述AC分量；及

特征提取电路，其用于从所述经放大AC分量提取稀疏声音参数信息，所述稀疏声音参数信息与所述第一接通时间相关联。

13.根据权利要求12所述的系统，其包含用于确定所述所提取稀疏声音参数信息与所存储的经截短声音标志之间是否存在匹配的特征预筛选逻辑电路，其中是否存在匹配的所述确定是响应于所述模拟输入信号超过参考电压而做出。

14.根据权利要求13所述的系统，其包括用于分析所述所提取稀疏声音参数信息以使用分辨率比所述所存储的经截短声音标志高的所存储声音标志来分析所述所提取稀疏声音参数信息的处理器，其中所述处理器是响应于所述所提取稀疏声音参数信息与所存储的经截短声音标志之间存在匹配的确定而被加电。

15.根据权利要求14所述的系统，其中与所述第一接通时间相关联的参数是响应于所述处理器使用分辨率比所述所存储的经截短声音标志高的所存储声音标志进行的分析而选择。

16.一种方法，其包括：

从声传感器接收电容性耦合的模拟输入信号，所述模拟输入信号包含用于为所述声传感器供电的DC(直流)分量且包含用于传达在所述声传感器由所述DC分量供电时所接收的信息量的AC(交流)分量；

在第一接通时间期间选择性地将所述所接收模拟输入信号耦合到缓冲器的输入；

在第一稳定时间期间选择性地将所述模拟输入信号接地，所述第一稳定时间在所述第一接通时间期间发生；及

在所述第一接通时间期间且在所述第一稳定时间之后放大所述AC分量。

17.根据权利要求16所述的方法，其包括从所述经放大AC分量提取稀疏声音参数信息，所述稀疏声音参数信息与所述第一接通时间相关联。

18.根据权利要求16所述的方法，其包括确定所述所提取稀疏声音参数信息与所存储的经截短声音标志之间是否存在匹配，其中是否存在匹配的所述确定是响应于所述模拟输入信号超过参考电压而做出。

19.根据权利要求18所述的方法，其包括分析所述所提取稀疏声音参数信息以使用分辨率比所述所存储的经截短声音标志高的所存储声音标志来分析所述所提取稀疏声音参数信息。

20.根据权利要求19所述的方法，其包括响应于所述所提取稀疏声音参数信息与所存储的经截短声音标志之间存在匹配的确定而对处理器进行加电。