CN110401897B - 模拟式麦克风及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本揭示涉及一种模拟式麦克风及其控制方法，该模拟式麦克风包括：一传感器，用于感测一声音并将该声音转换成一电气信号；一电荷泵，用于提供一偏压给该传感器以驱动该传感器；一源极随耦器，用于接收该电气信号并将该电气信号转换为一源极随耦器信号；一增益可调放大器，用于接收该源极随耦器信号、将该源极随耦器信号乘以一放大倍数、以及输出一放大后信号；以及一侦测模块，用于响应于该源极随耦器之该源极随耦器信号适应性地控制该电荷泵之该偏压及该增益可调放大器之该放大后信号。

Description

模拟式麦克风及其控制方法
技术领域
本揭示涉及麦克风技术领域，特别是涉及一种模拟式麦克风及其控制方法。
背景技术
于模拟式麦克风中，传感器用于感测一声音信号，源极随耦器(Source Follower，SF)读出该声音信号后，由增益放大器调整该声音信号的振幅后并输出该调整后的声音信号。
声学过载点(Acoustic Overload Point，AOP)为模拟式麦克风之一重要参数，声学过载点是指模拟式麦克风之输出信号的总谐波失真(Total Harmonic Distortion，THD)小于10％时所能侦测的最大输入声压(Sound Pressure Level，SPL)。当输入信号大于声学过载点时，输出信号会严重失真。
然而，现有模拟式麦克风中，源极随耦器之线性度不佳，因此声学过载点无法有效提高。
因此需要针对上述现有技术的问题提出一种解决方法。
发明内容
本揭示提供一种模拟式麦克风及其控制方法，其能解决现有技术中的问题。
本揭示之模拟式麦克风包括：一传感器，用于感测一声音并将该声音转换成一电气信号；一电荷泵，电性耦接至该传感器，该电荷泵用于提供一偏压给该传感器以驱动该传感器；一源极随耦器，电性耦接至该传感器，该源极随耦器用于接收该电气信号并将该电气信号转换为一源极随耦器信号；一增益可调放大器，电性耦接至该源极随耦器，该增益可调放大器用于接收该源极随耦器信号、将该源极随耦器信号乘以一放大倍数、以及输出一放大后信号；以及一侦测模块，电性耦接至该电荷泵、该源极随耦器、及该增益可调放大器，该侦测模块用于响应于该源极随耦器之该源极随耦器信号适应性地控制该电荷泵之该偏压及该增益可调放大器之该放大后信号。
本揭示之模拟式麦克风之控制方法中，该模拟式麦克风包括一传感器、一电荷泵、一源极随耦器、一增益可调放大器、以及一侦测模块，该模拟式麦克风之控制方法包括：该电荷泵提供一偏压给该传感器以驱动该传感器；该传感器感测一声音并将该声音转换成一电气信号；该源极随耦器接收该电气信号并将该电气信号转换为一源极随耦器信号；该增益可调放大器接收该源极随耦器信号、将该源极随耦器信号乘以一放大倍数、以及输出一放大后信号；以及该侦测模块响应于该源极随耦器之该源极随耦器信号适应性地控制该电荷泵之该偏压及该增益可调放大器之该放大后信号。
为让本揭示的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：
附图说明
图1显示根据本揭示一实施例之模拟式麦克风之方块图。
图2显示根据本揭示一实施例之该源极随耦器的电路图。
图3显示根据本揭示一实施例之该增益可调放大器的电路图。
图4显示根据本揭示一实施例之该偏压与感度的关系图。
图5显示根据本揭示一实施例之该放大倍数与感度的关系图。
图6显示根据本揭示一实施例之模拟式麦克风之控制方法的流程图。
具体实施方式
为使本揭示的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照图式并举实施例对本揭示进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本揭示，本揭示说明书所使用的词语“实施例”意指用作实例、示例或例证，并不用于限定本揭示。此外，本揭示说明书和所附权利要求书中所使用的冠词「一」一般地可以被解释为意指「一个或多个」，除非另外指定或从上下文可以清楚确定单数形式。并且，在所附图式中，结构、功能相似或相同的组件是以相同组件标号来表示。
请参阅图1，图1显示根据本揭示一实施例之模拟式麦克风之方块图。
该模拟式麦克风可以为一微机电系统(Micro Electro Mechanical Systems，MEMS)麦克风。该模拟式麦克风包括一传感器10、一电荷泵(charge pump)12、一源极随耦器(source follower)14、一增益可调放大器16、以及一侦测模块18。
该传感器10用于感测一声音并将该声音转换成一电气信号。
该电荷泵12电性耦接至该传感器10。该电荷泵12用于提供一偏压给该传感器10以驱动该传感器10。
该源极随耦器14电性耦接至该传感器10。该源极随耦器14用于接收该电气信号并将该电气信号转换为一源极随耦器信号。更明确地说，该源极随耦器14作为一阻抗匹配(impedance matching)组件以读出该传感器10之该电器信号。
该增益可调放大器16电性耦接至该源极随耦器14。该增益可调放大器16用于接收该源极随耦器信号、将该源极随耦器信号乘以一放大倍数、以及输出一放大后信号。于一实施例中，该增益可调放大器16可以为一可程序增益放大器(Programmable GainAmplifier，PGA)。
该侦测模块18电性耦接至该电荷泵12、该源极随耦器14、及该增益可调放大器16。该侦测模块18用于响应于该源极随耦器14之该源极随耦器信号适应性地控制该电荷泵12的输出(即该偏压)及该增益可调放大器16的输出(即该放大后信号)。
由于该源极随耦器14之线性度不佳，因此声学过载点无法有效提高。本揭示之一特点在于当该侦测模块18侦测该源极随耦器14之该源极随耦器信号的振幅大于一临界值时，该侦测模块18控制该电荷泵12降低提供给该传感器10之该偏压，并控制该增益可调放大器16提高该放大倍数。该侦测模块18控制该电荷泵12降低该偏压的程度与该侦测模块18控制该增益可调放大器16提高的该放大倍数成正比。也就是说，当该偏压降低的较少时，该放大倍数提高的较小。当该偏压降低的较多时，该放大倍数提高的较大。要说明的是，降低该偏压的程度与提高的该放大倍数两者的关系可经由测量而预先得到。
该临界值为使该模拟式麦克风之输出信号(即该放大后信号)的总谐波失真小于10％时，能够输入至该源极随耦器14的信号(即该电气信号)的最大振幅。
当该侦测模块18控制该电荷泵12降低提供给该传感器10之该偏压时，可降低该传感器10之感度(sensitivity)。由于该传感器10之该偏压降低，该传感器10所输出之该电气信号降低，且该源极随耦器14所输出之该源极随耦器信号也会降低。由于该源极随耦器14所输出之该源极随耦器信号降低，因此可大幅减少该源极随耦器14线性度不佳的影响。虽然该源极随耦器14所输出之该源极随耦器信号降低，该增益可调放大器16透过提高放大该源极随耦器信号的放大倍数，使得该增益可调放大器16所输出之该放大后信号维持不变。
于一实施例中，该侦测模块18可以为一比较器。该比较器可以侦测该源极随耦器信号的振幅是否大于该临界值。
因此，本揭示之模拟式麦克风能在该增益可调放大器16所输出之该放大后信号维持不变的情况下，改善该源极随耦器14线性度不佳的问题以有效提高声学过载点。
请参阅图2以及图3，图2显示根据本揭示一实施例之该源极随耦器14的电路图。图3显示根据本揭示一实施例之该增益可调放大器16的电路图。
请参阅图1、图4、以及图5，图4显示根据本揭示一实施例之该偏压与感度的关系图。图5显示根据本揭示一实施例之该放大倍数与感度的关系图。
如上所述，该侦测模块18控制该电荷泵12降低该偏压的程度与该侦测模块18控制该增益可调放大器16提高的该放大倍数成正比。也就是说，当图4之该偏压降低的较少时(V降低至Vt1)，图5之该放大倍数提高的较小(M提高至Mt1)。当图4之该偏压降低的较多时(V降低至Vt2)，图5之该放大倍数提高的较大(M提高至Mt2)。
请参阅图6，图6显示根据本揭示一实施例之模拟式麦克风之控制方法的流程图。
该模拟式麦克风包括一传感器、一电荷泵、一源极随耦器、一增益可调放大器、以及一侦测模块。该模拟式麦克风之控制方法包括下列操作。
区块S100中，该电荷泵提供一偏压给该传感器以驱动该传感器。
区块S102中，该传感器感测一声音并将该声音转换成一电气信号。
区块S104中，该源极随耦器接收该电气信号并将该电气信号转换为一源极随耦器信号。
区块S106中，该增益可调放大器接收该源极随耦器信号、将该源极随耦器信号乘以一放大倍数、以及输出一放大后信号。
区块S108中，该侦测模块响应于该源极随耦器之该源极随耦器信号适应性地控制该电荷泵之该偏压及该增益可调放大器之该放大后信号。
于一实施例中，当该侦测模块侦测该源极随耦器之该源极随耦器信号的振幅大于一临界值时，该侦测模块控制该电荷泵降低提供给该传感器之该偏压，并控制该增益可调放大器提高该放大倍数。该侦测模块控制该电荷泵降低该偏压的程度与该侦测模块控制该增益可调放大器提高的该放大倍数成正比。
该临界值为使该放大后信号的总谐波失真小于10％时，能够输入至该源极随耦器之该电气信号的最大振幅。
于一实施例中，该侦测模块为一比较器。
本揭示之模拟式麦克风及其控制方法能在该增益可调放大器所输出之该放大后信号维持不变的情况下，改善该源极随耦器线性度不佳的问题以有效提高声学过载点。
综上所述，虽然本揭示已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本揭示，本领域的普通技术人员在不脱离本揭示的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本揭示的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (6)

1.一种模拟式麦克风，其特征在于，包括：
一传感器，用于感测一声音并将该声音转换成一电气信号；
一电荷泵，电性耦接至该传感器，该电荷泵用于提供一偏压给该传感器以驱动该传感器；
一源极随耦器，电性耦接至该传感器，该源极随耦器用于接收该电气信号并将该电气信号转换为一源极随耦器信号；
一增益可调放大器，电性耦接至该源极随耦器，该增益可调放大器用于接收该源极随耦器信号、将该源极随耦器信号乘以一放大倍数、以及输出一放大后信号；以及
一侦测模块，电性耦接至该电荷泵、该源极随耦器、及该增益可调放大器，该侦测模块用于响应于该源极随耦器之该源极随耦器信号适应性地控制该电荷泵之该偏压及该增益可调放大器之该放大后信号，
当该侦测模块侦测该源极随耦器之该源极随耦器信号的振幅大于一临界值时，该侦测模块控制该电荷泵降低提供给该传感器之该偏压，并控制该增益可调放大器提高该放大倍数，
该临界值为使该放大后信号的总谐波失真小于10％时，能够输入至该源极随耦器之该电气信号的最大振幅。
2.根据权利要求1所述的模拟式麦克风，其特征在于，该侦测模块控制该电荷泵降低该偏压的程度与该侦测模块控制该增益可调放大器提高的该放大倍数成正比。
3.根据权利要求1所述的模拟式麦克风，其特征在于，该侦测模块为一比较器。
4.一种模拟式麦克风之控制方法，该模拟式麦克风包括一传感器、一电荷泵、一源极随耦器、一增益可调放大器、以及一侦测模块，其特征在于，该模拟式麦克风之控制方法包括：
该电荷泵提供一偏压给该传感器以驱动该传感器；
该传感器感测一声音并将该声音转换成一电气信号；
该源极随耦器接收该电气信号并将该电气信号转换为一源极随耦器信号；
该增益可调放大器接收该源极随耦器信号、将该源极随耦器信号乘以一放大倍数、以及输出一放大后信号；以及
该侦测模块响应于该源极随耦器之该源极随耦器信号适应性地控制该电荷泵之该偏压及该增益可调放大器之该放大后信号，
该侦测模块响应于该源极随耦器之该源极随耦器信号适应性地控制该电荷泵之该偏压及该增益可调放大器之该放大后信号的步骤包括：
当该侦测模块侦测该源极随耦器之该源极随耦器信号的振幅大于一临界值时，该侦测模块控制该电荷泵降低提供给该传感器之该偏压，并控制该增益可调放大器提高该放大倍数，
该临界值为使该放大后信号的总谐波失真小于10％时，能够输入至该源极随耦器之该电气信号的最大振幅。
5.根据权利要求4所述的模拟式麦克风之控制方法，其特征在于，该侦测模块控制该电荷泵降低该偏压的程度与该侦测模块控制该增益可调放大器提高的该放大倍数成正比。
6.根据权利要求4所述的模拟式麦克风之控制方法，其特征在于，该侦测模块为一比较器。
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