CN109756801B - 用于声能检测的开关式麦克风接口电路 - Google Patents

用于声能检测的开关式麦克风接口电路 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于声能检测的开关式麦克风接口电路，可以包含配置为耦合到麦克风的麦克风接口电路。麦克风接口电路配置为间歇地开启麦克风以检测声能并将声能转换为电信号。声能检测电路更进一步包含比较器电路，用于接收电信号并将电信号与阈值信号进行比较。比较器电路配置为输出信号以指示声能的检测。

Description

用于声能检测的开关式麦克风接口电路
技术领域
本发明一般涉及电子电路领域。更具体地说，本发明的一些实施例涉及在低功率电路配置中检测声音信号。
背景技术
声音信号，如语音，通常使用麦克风来侦测，其有多种运用方式，例如如电话、助听器、音乐厅和公共活动的公共广播系统、电影制作、现场录制音频工程、录音、双向无线电、扩音器、广播和电视广播；在用于录制声音、语音识别、VoIP的电脑中；和用于非声学目的，例如超声波感应器或爆震感应器。
麦克风分成几种不同的类型，其使用不同的方法将声波的气压变化转换为电信号。电容式麦克风使用振动膜(vibrating diaphragm)作为电容板。驻极体麦克风(electret microphone)是一种使用永久充电材料的基于静电电容的麦克风。驻极体是具有永久嵌入的静电偶极矩(static electric dipole moment)的稳定的介电材料。例如，驻极体麦克风可以使用聚四氟乙烯(PTFE)塑胶，以膜或溶质形式形成驻极体。驻极体麦克风胶囊可以包含驻极体麦克风和通常需要电源的场效电晶体(FET)。传统的电路通常具有单独的偏置电路和语音检测处理电路，并且已知直流偏置会消耗功率。
功率消耗是关注的重点，因为在行动装置上语音命令的应用正在变得越来越受欢迎。可在云端中执行需要高能量的语音命令处理。然而，启用语音命令处理的电路仍然需要在设置行动装置上，并且需要来自行动装置电池的能量。处理由麦克风收到的音频信号的电路经常消耗相当大的功率，因为这些电路通常都维持运转，以便及时接收语音命令或关键字。
因此，为了以高功效的执行并延长电池寿命，它期望是能在由麦克风拾取接收音频信号时消耗非常低功率的电路。
发明内容
本发明的一些实施例针对在低功率电路配置中检测声音。在一些实施例中，提供了用于麦克风偏置和语音处理的简单电路。例如，可以仅使用单个电晶体将麦克风偏置和语音处理功能集成在电路中。麦克风可以在低工作周期(duty cycle)中间歇地或周期性地开启，以减少例如语音命令应用中的语音信号检测的功耗。音频输出信号可以以没有去耦电容的方式提供，这可以使麦克风快速开启和关闭。在常规电路中，需要有单独的偏置电路和语音检测处理电路。常规电路通常具有较大的去耦电容来提取交流输出音频信号。为了开启和关闭麦克风，需要对大电容进行充电和放电，这会限制电路的速度并消耗功率。
一些实施例在下面描述的是使用低功率驻极体麦克风接口电路作为一个例子，特别是那些在行动语音命令应用中用于语音活动检测。然而，可以理解，本发明的实施例不限于这些应用。例如，也可以用于语音频带外的声音信号的检测，例如，玻璃破裂检测，或其他类型的检测，其中期望藉由本发明的实施例来降低功耗。
根据本发明的一些实施例中，提供了麦克风接口电路用于耦合到麦克风。麦克风接口电路配置成间歇地提供电流以开启麦克风来检测声能并将声能转换为电信号。在某些情况下，麦克风会被定期开启。
在本发明的一些实施例中，麦克风接口电路仅具有单个场效电晶体。在启动状态下，相同的FET可以向驻极体麦克风提供直流电流，并且在启动状态期间增大麦克风交流信号并在漏极和栅极之间提供放大的输出信号。在一些实施例中，FET具有耦合到栅极的开关和耦合到漏极的开关，以便将FET切换到启动状态和关闭状态。在某些情况下，开关控制信号的开关频率(switching frequency)是要检测的声能的目标带宽的两倍。在一实施例中，FET在启动状态期间可以在栅极和漏极上具有相同的直流偏置。
根据本发明的一些实施例中，麦克风接口电路包含场效电晶体，和用于FET耦合到驻极体传声器以间歇地检测声能的第一开关和第二开关。FET配置为向驻极体麦克风提供直流偏置电流，在FET的栅极和漏极上施加相同的直流偏置，并在栅极和漏极之间提供输出音频样本以供进一步处理。
在一些实施例中麦克风接口电路包含具有源极、栅极、和漏极，且源极配置为耦合到第一电源端子的MOS电晶体。应注意的是，术语“场效电晶体”，“金属氧化物半导体(MOS)电晶体”和“MOSFET(金属氧化物半导体场效电晶体)”在下面的描述中可互换使用。第一开关耦合到MOS电晶体的漏极，并且第一开关还配置为耦合到麦克风的第一端子。麦克风具有用于耦合到第二电源端子的第二端子。麦克风接口电路更进一步包含具有与电阻电容电路串联耦合的第一电容器的偏置电路，电阻电容电路具有并联组合的电阻器和第二电容器。第一电容器配置成耦合到第一电源端。第二开关耦合到电阻电容电路，并且第二开关也配置为耦合到麦克风的第一端子。麦克风接口电路配置为接收麦克风启动信号，用于间歇地导通和断开第一开关和第二开关，以开启和关闭麦克风。
在一些实施例中，麦克风接口电路其更进一步包含耦合在第一电容器和MOS电晶体的漏极之间的第三开关。第三开关配置为接收预充电信号，以对第一电容器充电。
麦克风启动信号可以是脉冲控制信号。在一实施例中，在低功率操作下，脉冲控制信号具有小于10％的工作周期。在另一实施例中，在低功率操作下，脉冲控制信号具有小于30％的工作周期。在具体实施例中，脉冲控制信号在长度为125微秒的每个周期中具有10微秒的导通时间。在一些实施例中，脉冲控制信号具有可变的导通时间和截止时间。
在一些实施例中，麦克风包含驻极体麦克风。或者，麦克风包含配置用于检测次声波、声波或超声波声能的声能转换器(acoustic energy transducer)。
根据本发明的一些实施例中，麦克风接口电路配置用于无电容耦合至麦克风。麦克风接口电路仅包含单个场效电晶体，该场效电晶体配置为提供电流以开启麦克风以检测声能。单个场效电晶体还配置为在检测到声能之后放大来自麦克风的交流信号并提供放大的输出音频信号以供进一步处理。
根据本发明的一些实施例中，声能检测电路可以包含配置为用于耦合到麦克风的麦克风接口电路。麦克风接口电路配置成间歇性地开启麦克风来检测声能并将声能转换为电信号。声能检测电路更进一步包含用于接收电信号并将电信号与阈值信号进行比较的比较器电路。比较器电路配置为输出信号，以指示声能的检测。
另外，在上述声能检测电路的一些实施例中，声能检测电路配置为响应于预充电信号以对麦克风接口电路预充电，以间歇地提供电流以开启麦克风以响应麦克风启动信号以检测在低功率操作模式的声能。在检测到声能之后，声能检测电路将麦克风保持在开启状态以进行声能处理。
在一些实施例中，麦克风接口电路配置成在恒定的时间周期提供电流到麦克风。在替代实施例中，麦克风接口电路配置为以可变时间周期向麦克风提供电流。
声能检测电路还可以包含锁存器和用于跟踪电信号在指示检测声能前超过阈值信号次数的判定逻辑电路。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本发明的一些实施例的声能检测电路的简化方块图；
图2A为根据本发明一些实施例的声能检测电路的示意图；
图2B为根据本发明实施例的包含级联电晶体的声能检测电路的示意图；
图2C为根据本发明的一些实施例的级联电晶体电路的示意图；
图2D为根据本发明的一些实施例的开关电路的示意图；
图3A为在根据本发明的一些实施例中基于图2A的接口电路210的启动状态的电路图；
图3B为在根据本发明的替代实施例中基于图2B的接口电路260的启动状态的电路图；
图4为根据本发明一些实施例的图3A中的麦克风电压Vmic的传递函数曲线图；
图5为根据本发明的一些实施例的图3A中的麦克风接口电路210的输出电压Vout的传递函数曲线图；
图6为根据本发明的一些实施例中基于图2A的麦克风接口电路210的操作的波形图；
图7为根据本发明的一些实施例的电路的电源抑制特性(power supplyrejection properties)的图；
图8为根据本发明的一些实施例的具有连接类比-数位转换器的麦克风接口电路的音频系统的简化示意图；
图9为根据本发明的一些实施例的具有耦合运算放大器的麦克风接口电路的音频系统的简化示意图；以及
图10为根据本发明一些实施例的具有耦合运算放大器的麦克风接口电路的另一音频系统的简化示意图。
附图标识：
100、200、250：声能检测电路
110、210、260：麦克风接口电路
120、220：麦克风
140、240：比较器电路
150：阈值信号
211：第一开关
212：第二开关
213：第三开关
221：第一端子
222：第二端子
230：偏置电路
251：可编程阈值
610：连续曲线
ADC：类比数位转换器
C1：第一电容器
C2：第二电容器
COMPOUT：比较器电路的输出
D、DRAIN：漏极
G、GATE：栅极
GND：电气接地端子
H1、H2：传递函数
Iin：电流
M1、M1’、M2：MOS电晶体
PU：启动信号
PreCharge、PRE：预充电信号
R1、R2、R3、R4、R5：电阻器
S、SOURCE：源极
T1、T2、T3：时间周期
TRIGGER：触发信号(语音信号检测电路200的输出信号)
VBIAS：偏置电压
Vcc：电源端子
Vmic：麦克风电压
Vout：输出电压(输出信号)
具体实施方式
在行动装置中的语音命令应用正变得越来越流行。处理由麦克风检测到的音频信号的电路经常消耗大量的功率，因为语音命令或关键字随时都会到达，所以这些电路通常持续运行。为了实现高效能和延长电池寿命，期望有以非常低的功耗处理由麦克风检测到的音频信号的电路。
一般来说，对于开启语音命令处理的顺序如下：
(1)声能检测。此步骤检测任何进入的声能，并且在检测到时，可以启用在步骤(2)中进一步区分声能和其他声音所需的电路。用于声能检测的电路包含如本申请所述的低功率驻极体麦克风接口电路。第一阶段触发后续阶段，其消耗更多的功率；
(2)语音检测。此步骤可透过需要阻绝噪音和音乐但是标记语音输入的演算法或电路来完成。如果检测到语音，则启动步骤(3)中的关键字检测；
(3)关键字检测。此步骤将检测语音输入是否包含语音命令所需的系统关键字(如“Siri”、“Ok Google”、“Alexa”)。如果检测到关键字，则启动步骤(4)中的语音命令处理；
(4)语音命令处理。此步骤可以依靠外部伺服器和系统执行；
上述每个步骤通常受到限制，使得大多数消耗功率或数据的步骤不被错误的声音被触发。这允许行动系统以低功率运行。本发明的的实施例可以处理用于声能检测的麦克风电路，其需要启用，且因此，其功率消耗十分关键。
图1为根据本发明的一些实施例的声能检测电路的简化方块图。如图1所示，声能检测电路100包含配置为耦合到麦克风120的麦克风接口电路110。麦克风接口电路110配置为间歇地提供电流以开启麦克风以检测声能并将声能转换为电信号。声能检测电路100还具有用于接收电信号，并将电信号与阈值信号150进行比较的比较器电路140。声能检测电路100配置为输出信号TRIGGER以指示声能的检测。下面描述声能检测电路100中的其他部件。
图2A为根据本发明的一些实施例的声能检测电路的示意图。图2A所示，声能检测电路200包含配置为耦合到麦克风220的麦克风接口电路210。麦克风接口电路210配置为间歇地提供电流以开启麦克风以检测声能并将声能转换为电信号。声能检测电路200还具有用于接收电信号，并将电信号与阈值信号比较的比较器电路240。声能检测电路200配置成输出输出信号TRIGGER以指示声能的检测。
在图2A中，电路图说明了根据本发明实施例的麦克风接口电路210的例示性实施方式。在此实施例中，麦克风接口电路210包含具有源极S、栅极G和漏极D的MOS电晶体M1。MOS电晶体M1的源极S配置为耦合到第一电源端子。在这个例子中，第一电源端子可以是电源端子Vcc。第一开关211被耦合到MOS电晶体M1的漏极D。第一开关211还配置为耦合到麦克风220的第一端子221。麦克风220还具有用于耦合至第二电源端的第二端子222。在这个例子中，第二电源端子可以是电气接地端子GND。在替代实施例中，第一和第二电源端子可以分别指的是接地和电源端子。
麦克风接口电路210其更进一步包含偏置电路230，其具有与电阻电容电路串联耦合的第一电容器C1。第一电容器C1配置为耦合到第一电源端子Vcc。电阻电容电路具有电阻器R1和第二电容器C2的并联组合。第二开关212耦合到电阻器R1和第二电容器C2的电阻电容电路。第二开关212还配置为耦合到麦克风220的第一端子221。接口电路210配置为接收麦克风启动信号PU，以间歇地或周期性地导通和断开用于开启和关闭麦克风的第一开关211和第二开关212。
在一些实施例中，接口电路210其更进一步包含耦接在第一电容器C1和MOS电晶体的漏极D之间的第三开关213。第三开关213配置为接收预充电信号PreCharge以对第一电容器C1预充电。响应于声能检测开始之前的预充电信号PreCharge，声能检测电路使用第三开关213来对接口电路进行预充电。
图2B为根据本发明的替代实施例中的声能检测电路的示意图。如图2B所示，声能检测电路250包含与图2A的声能检测电路200类似的组件，并且执行类似的功能。麦克风接口电路260还配置为间歇地提供电流以开启麦克风以检测声能并将声能转换为电信号。图2A中的声能检测电路250和声能检测电路200之间的区别在于图2B中的麦克风接口电路260具有包含MOSFET电晶体M1和M2的级联电晶体电路，而不是图2A中的单个电晶体M1。如图2B所示，电晶体M2与电晶体M1串联耦合。此外，电晶体M2也被偏置电压VBIAS偏置。参考图2C进一步解释级联电晶体电路的功能。
图2C为根据本发明的一些实施例的级联电晶体电路的示意图。如图2C所示，级联电晶体电路包含与电晶体M1串联耦合的电晶体M2。此外，电晶体M2也以偏置电压VBIAS偏置。根据实施例，偏置电压VBIAS可以是固定的(fixed)或交换的(switched)偏置电压。级联电路配置为执行与单个电晶体M1'相似的功能。与单个非级联MOSFET(non-cascodedMOSFET)相比，级联MOSFET可以增强MOSFET的输出阻抗。MOSFET的输出阻抗更高，可以获得更高的增益、更好的线性度和更好的电源噪音抑制能力，从而提高类比电路的性能。
图2D为根据本发明的一些实施例的开关电路的示意图。上述的开关，例如图2A中的开关211、第二开关212和第三开关213以及图2B中的开关可以使用不同的半导体开关电路来实现。在一实施例中，开关可以使用包含NMOS电晶体和PMOS电晶体的CMOS开关电路来实现，如图2D所示。
图3A为根据本发明的一些实施例示出图2A的接口电路210在启动状态的电路图。如图3A所示，由于第一开关211、第二开关212和第三开关213被导通或关闭，所以未示出。在此配置中，接口电路210用作配置为提供电流Iin以开启麦克风220的偏置电路。当麦克风220被开启时，麦克风220的第一端子221处的电压被指定为Vmic。表示检测到的声能的输出信号是MOS电晶体M1的栅极G和漏极D之间的Vout。
第一开关211和第二开关212配置为响应于脉冲式麦克风启动信号PU而间歇地或周期性地提供电流以开启麦克风，以在低功率操作模式下检测声能。在麦克风被开启的时间周期内，麦克风可以检测声能。在麦克风关闭期间，麦克风不起作用，并且系统处于低功率或省电模式。在检测到声能之后，接口电路210将麦克风维持在开启状态以进行声能处理。
在图2A中，预充电信号被用来控制电容器C1的充电。在图3A中，电容器C1已经被充电，并且PreCharge信号未被示出。电容器C1耦合到电晶体M1的漏极D。电容器C1被充电到目标直流电压，并在M1的漏极D和栅极G的直流电压相等时达到目标直流电压。在预充电期间之后，使用启动(PU)信号来开启麦克风检测电路。在一实施例中，启动(PU)信号可以是在每125微秒中具有10微秒启动时间的脉冲信号。在这个例子中，基于在语音处理中经常使用的8KHz采样频率来选择125μsec的周期。然而，也可以使用其他合适的开启时段。如上面结合图2A所描述，在启动周期期间，麦克风信号被放大并且使用具有可编程阈值的比较器进行比较。结果可以被锁存并输出到可以开启语音检测电路的TRIGGER信号。
图3A示出麦克风接口电路210处于启动状态，而第一开关211、第二开关212和第三开关213全部关闭。在直流，电晶体M1可以被认为具有相连的栅极和漏极。因此，在直流，电晶体M1作为电源和麦克风之间的二极体。可以对电晶体M1的尺寸进行编程或选择，从而满足驻极体麦克风的目标偏置条件。对于低频信号，具有R1和C1的M1也将作为二极体，其交流阻抗约为1/gm1。在一些实施例中，M1是相对较大的装置，其交流阻抗相对较小，与较高频率的信号相比，低频信号可以被减弱。下面参考图4和图5描述电路的频率响应。
图3B为根据本发明的替代实施例示出图2B的接口电路260在启动状态的电路图。图3B示出处于启动状态的麦克风接口电路260，其中开关全部关闭。电晶体M2被偏置电压VBIAS偏置。在直流，电晶体M1可以被认为具有连在一起的栅极和漏极。因此，在直流，电晶体M1作为电源和麦克风之间的二极体。可以对电晶体器M1的尺寸进行编程或选择，从而满足驻极体麦克风的目标偏置条件。对于低频信号，具有R1和C1的M1也将作为二极管，其交流阻抗约为1/gm1。在一些实施例中，M1是相对较大的装置，其交流阻抗相对较小，与较高频率的信号相比，低频信号可以被减弱。下面参考图4和图5描述电路的频率响应。
图4示出根据本发明一些实施例的第3A图中的麦克风电压Vmic的传递函数曲线图。在超过角频率的更高频率处，
Figure BDA0001683996380000111
来自麦克风的交流信号将在M1的栅极处衰减。在角频率处，
Figure BDA0001683996380000112
麦克风信号电流将由R1获得，提供R1>>rds1，其中rds1是M1的汲-源电阻。在低于角频率处，
Figure BDA0001683996380000121
麦克风电压再次衰减。Vmic信号的传递函数可以表示如下。
Figure BDA0001683996380000122
图5示出根据本发明的一些实施例的图3A中的麦克风接口电路210的输出电压Vout的传递函数曲线图。在这个电路中用来处理麦克风信号的实际电压是Vout。它具有类似的传递函数，除了在直流附近的频率，其信号是高度衰减的。这意味着没有直流分量，以允许进一步的交流处理。输出电压Vout的传递函数可以表示如下。
Figure BDA0001683996380000123
如上所述，H2是输出信号Vout的传递函数。可以透过调整诸如gm1、C1、C2和R1等参数来调整高通和低通角(high pass and low pass corners)以匹配语音频带。电晶体M1的跨导(transconductance)gm1可透过调整电晶体M1来调整。此外，电晶体M1可以是可编程的，以匹配麦克风。例如，麦克风的电流受到M1和R1的Rds的影响。在图2A的电路中，C1是一个大的电容器，并且比C2大得多。在某些情况下，C1可以是晶片外电容器(off chipcapacitor)。
回头参照图2，麦克风接口电路210在启动期间产生交流样本(AC samples)Vout。使用比较器电路240将样本的大小(magnitude)与可编程阈值251进行比较。判定逻辑块260基于比较器电路输出判定是否应该发出语音触发。例如，判定逻辑块260可以简单地包含一系列的四个触发器(flipflops)以在四个连续的高输出电平上触发。
根据不同的实施例中，启动信号PU可以是间歇的脉冲信号。在一些实施例中，启动信号PU可以是具有恒定周期的周期性脉冲信号，以导通第一开关211和第二开关212，以在恒定时间周期向麦克风提供电流。例如，在低功率操作下，麦克风启动信号可以具有小于10％的工作周期，使得麦克风在小于10％的时间内导通。在其他实施例中，启动信号PU可以是具有可变导通时间的间歇脉冲信号，以导通第一开关211和第二开关212，以在可变时间周期向麦克风提供电流。
回头参照图2A，麦克风接口电路210期间的功率时间产生交流样本Vout输出。使用比较器电路240将样本的大小与可编程阈值251进行比较。声能检测电路可以包含锁存器和判定逻辑电路，用于在指示检测到声能之前跟踪电信号超过阈值信号的次数。判定逻辑块260可以基于比较器电路输出判定是否应当发出语音触发信号TRIGGER。例如，判定逻辑块260可以包含一系列四个触发器或锁存器以在四个连续的高输出电平上触发。尽管使用驻极体麦克风描述了上述实施例，但是该电路可以应用于配置用于检测次声波、声波或超声波声能的任何声能转换器。
本发明的一些实施例提供的麦克风偏压和增益级具有可编程的工作周期启动关闭控制。在上述实施例中，麦克风接口不具有与麦克风耦合的电容器。这可以在短时间内启动麦克风。在剩下的周期中，麦克风和相关的接口电路断电。启动(PU)信号设置为高电平时，电路启动。当PU为高时的启动时间通常是总周期时间的一小部分，周期时间与类比数位转换器(ADC)的采样速率相关，如下所示。
Tcycle＝1/Fs其中Fs是采样率。
Tpu＝Tcycle/N，其中N>1。
上面的等式表明Tpu可以被设置为Tcycle的一部分。
图6示出根据本发明的一些实施例中图2A的麦克风接口电路210的操作的波形图。图6显示了模拟结果，其中麦克风包含具有2.5μA峰值信号的200Hz和1KHz信号。启动信号PU每125微秒具有10微秒的启动时间。一旦触发器被开启，采样停止并且电路被完全启用以进行精确的语音处理。图6示出了以下信号相对于时间的波形。
Vmic-麦克风的电压；
TRIGGER-触发信号，语音信号检测电路200的输出；
PRE-预充电信号；
PU-启动信号；以及
COMPOUT-比较器电路的输出。
在图6中，在水平轴上的时间被分成三个时间段，T1、T2和T3。在时间周期T1期间，预充电信号PRE和启动信号PU为高。麦克风接口电路210处于启动状态。在时间周期T2期间，预充电信号PRE为低，并且启动信号PU间歇地或周期性地发出脉冲信号。在这个例子中，PU信号每125微秒有10微秒的启动时间。在PU启动的10微秒时间内，麦克风正在检测语音信号，如Vmic信号所示。语音信号脉冲Vmic与阈值电压进行比较。每当Vmic信号超过阈值信号时，比较器电路输出COMPOUT为高。在这个例子中，检测逻辑电路260被设置为当检测到四个连续的COMPOUT信号脉冲时，触发信号TRIGGER被导通。在图6中，当触发信号TRIGGER导通时，时间周期T3开始。在时间周期T3期间，启动信号PU保持导通，并且麦克风持续检测语音信号，如连续曲线610所示。
在另一个模拟研究中，触发器不被启用。在这种情况下，麦克风包含峰值信号为0.25μA的200Hz和1KHz信号。该电路在1.8V电源电压下汲取4.5μA的电流，功率为8μW。这个例子显示了话音检测操作期间电路的低功耗，这是麦克风周期性或间歇性开启的结果。
图7示出根据本发明的一些实施例的电路的电源抑制性能的示意图。由于PMOS电晶体M1的漏极和栅极电压因为二极管连接而相等，因此预期直流的电源抑制比(powersupply rejection ratio，PSRR)较大。图7示出了可以与PSSR相关的Vout/Vsupply与频率的模拟结果。为了计算PSRR，需要考虑增益。在这个模拟中，电源噪音被标准化为1V。图7显示直流的大约145db的抑制。
图8为根据本发明的一些实施例中加上类比-数位转换器的麦克风接口电路的音频系统的简化示意图。图9为根据本发明一些实施例耦合有运算放大器的麦克风接口电路音频系统的简化示意图。图10为根据本发明一些实施例耦合有运算放大器的麦克风接口电路的另一音频系统的简化示意图。图8至图10是简化的示意图，示出在触发器开启之后交流信号在启动状态下的进一步处理例。这些接口电路仅仅是为了说明如何将它们用于本发明的接口。例如，可以透过使用ADC或OpAmp(运算放大器，operational amplifier)级来进行音频信号的进一步信号处理。这些元件可以在语音触发器触发后启用。实施例如下所示。
尽管已经使用各种具体示例描述了本发明的实施例，但是应该理解，可以在本发明的范围内对实施例进行多种修改。还应理解的是，上述实施例中的各种装置、电路或逻辑组件可以被本领域相关的技术人员已知的等同替代组件替代。
虽然以上是本发明的具体实施例的描述，但该描述不应当被认为是限制本发明的范围。可以理解，这里描述的实施例和例子仅用于说明的目的，并且可以根据其进行各种修改或改变。

Claims (18)

1.一种麦克风接口电路，其特征在于，包含：
一场效电晶体；
一偏置电路，具有一端耦接于该场效电晶体的栅极；以及
一第一开关和一第二开关，用于将该场效电晶体耦合到一驻极体麦克风以间歇地检测声能；
其中，该场效电晶体配置为：
提供一直流偏置电流至该驻极体麦克风；
接收一直流偏置电压施加至该场效电晶体的一栅极和一漏极；以及
提供该栅极和该漏极之间的一输出音频样本以进一步处理；
该第一开关耦接于该场效电晶体以及该驻极体麦克风之间，该第二开关耦接于偏置电路的另一端以及该驻极体麦克风之间。
2.如权利要求1所述的麦克风接口电路，其特征在于，
该场效电晶体具有配置为耦合到一第一电源端子的一源极；
该第一开关耦合到该场效电晶体的该漏极，该第一开关还配置为耦合到该驻极体麦克风的一第一端子，该驻极体麦克风具有用于耦合到一第二电源端子的一第二端子；
该偏置电路具有与一电阻电容电路串联的一第一电容器，该电阻电容电路具有一电阻器和一第二电容器的并联组合，该第一电容器配置为耦合在该第一电源端子和该栅极之间；以及
该电阻电容电路耦接于该栅极与该第二开关之间，该第二开关还用于耦接至该驻极体麦克风的该第一端子，
其中，该麦克风接口电路配置为接收用于间歇地导通和断开该第一开关和该第二开关的用于开启和关闭该驻极体麦克风的一麦克风启动信号。
3.如权利要求2所述的麦克风接口电路，其特征在于，其更进一步包含耦合在该第一电容器和该场效电晶体的该漏极之间的一第三开关，其中该第三开关配置为接收用于对该第一电容器充电的一预充电信号。
4.如权利要求2所述的麦克风接口电路，其特征在于，该麦克风启动信号是用于低功率操作的工作周期在0％和100％之间的一脉冲控制信号。
5.如权利要求2所述的麦克风接口电路，其特征在于，该麦克风启动信号是具有可变的导通时间和截止时间的一脉冲控制信号。
6.如权利要求1所述的麦克风接口电路，其特征在于，该场效电晶体包含以级联配置串联耦合的一第一电晶体和一第二电晶体。
7.如权利要求6所述的麦克风接口电路，其特征在于，该第二电晶体耦合到一偏置电压。
8.如权利要求1所述的麦克风接口电路，其特征在于，该第一开关和该第二开关均包含具有并联耦合的一NMOS电晶体和一PMOS电晶体的一CMOS开关。
9.如权利要求1所述的麦克风接口电路，其特征在于，该第一开关和该第二开关具有为待检测的声能的一目标带宽的两倍的一开关频率。
10.如权利要求1所述的麦克风接口电路，其特征在于，该驻极体麦克风包含配置用于检测次声波、声波或超声波声能的一声能转换器。
11.一种麦克风接口电路，其特征在于，
该麦克风接口电路配置用于无电容耦合到一麦克风；以及
该麦克风接口电路仅包含配置为提供一电流以开启该麦克风以检测声能的单个场效电晶体；以及
该单个场效电晶体还配置为在检测到声能之后放大来自该麦克风的一交流信号并提供放大后的一输出音频信号以供进一步处理；
所述的麦克风接口电路包含：
一场效电晶体，具有一源极、一栅极以及一漏极，该源极配置为耦合到第一电源端子；
耦合到该场效电晶体的一漏极的第一开关，该第一开关还配置为耦合到该麦克风的一第一端子，该麦克风具有用于耦合到一第二电源端子的一第二端子；以及
一偏置电路，具有与一电阻电容电路串联耦合的一第一电容器，该电阻电容电路具有并联组合的一电阻器和一第二电容器，该第一电容器配置为耦合在该第一电源端子和该栅极之间；以及
该电阻电容电路耦接于该栅极与一第二开关之间，该第二开关还用于耦接至该麦克风的该第一端子，
其中该麦克风接口电路配置为接收用于间歇地导通和断开该第一开关和该第二开关用于开启和关闭该麦克风的麦克风启动信号。
12.一种声能检测电路，其特征在于，包含：
一麦克风接口电路，配置为用于耦合到一麦克风，其中该麦克风接口电路配置为间歇地开启该麦克风以检测声能并将声能转换为一电信号；以及
一比较器电路，用于接收该电信号并且将该电信号与一阈值信号进行比较，该比较器电路配置为输出一输出信号以指示声能检测；
该麦克风接口电路包含：
一MOS电晶体，具有一源极、一栅极和一漏极，该源极配置为耦合到一第一电源端子；
一第一开关，耦合到该MOS电晶体的该漏极，该第一开关还配置为耦合到该麦克风的一第一端子，该麦克风具有用于耦合到一第二电源端子的一第二端子；
一偏置电路，具有与一电阻电容电路串联的一第一电容器，该电阻电容电路具有并联组合的一电阻器和一第二电容器，该第一电容器配置为耦合到该第一电源端子；以及
该电阻电容电路耦接于该栅极与一第二开关之间，该第二开关还用于耦接至该麦克风的该第一端子，
其中该麦克风接口电路配置为接收用于间歇地导通和断开该第一开关和该第二开关的用于开启和关闭该麦克风的一麦克风启动信号。
13.如权利要求12所述的声能检测电路，其特征在于，该声能检测电路配置为：
响应一预充电信号对该麦克风接口电路预充电；
响应于一麦克风启动信号而间歇地提供一电流以开启该麦克风使其在低功率操作模式下检测声能；以及
在检测到声能之后，将该麦克风保持在开启状态以进行声能处理。
14.如权利要求12所述的声能检测电路，其特征在于，该麦克风接口电路配置为以恒定时间周期向该麦克风提供电流。
15.如权利要求12所述的声能检测电路，其特征在于，该麦克风接口电路配置为以可变时间周期向该麦克风提供电流。
16.如权利要求12所述的声能检测电路，其特征在于，该麦克风接口电路其更进一步包含：一第三开关，耦接于该第一电容器与该MOS电晶体的该漏极之间，该第三开关用于接收对该第一电容器充电的一预充电信号。
17.如权利要求12所述的声能检测电路，其特征在于，在低功率操作时该麦克风启动信号具有小于10％的工作周期。
18.如权利要求12所述的声能检测电路，其特征在于，其更进一步包含一锁存器和一判定逻辑电路，用于在指示检测到声能之前跟踪该电信号超过该阈值信号的次数。
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