CN114040301B - 麦克风快速启动电路、麦克风芯片及麦克风 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种麦克风快速启动电路、麦克风芯片及麦克风，麦克风快速启动电路包括信号连接线、第一基准电压电路、第二基准电压电路和电压检测电路。第一基准电压电路用于在麦克风芯片的内部电源的充电下以第一充电速率进行充电，并输出第一工作电压信号至信号连接线。第二基准电压电路用于在麦克风芯片的内部电源的充电下以第二充电速率进行充电，并输出第二工作电压信号至信号连接线；第二充电速率大于第一充电速率。电压检测电路用于在工作电压值大于预设基准电压值时控制第二基准电压电路将信号连接线上的电压钳位，以等待第一基准电压电路充电至预设基准电压值。本发明通过第一基准电压电路和第二基准电压电路实现了麦克风快速正常启动。

Description

麦克风快速启动电路、麦克风芯片及麦克风

技术领域

本发明涉及麦克风领域，具体涉及一种麦克风快速启动电路、麦克风芯片及麦克风。

背景技术

麦克风芯片通常需要一个内置输入参考电平产生器来输出参考电平，使麦克风芯片内部电路正确偏置操作，如图1所示。

麦克风芯片内部还设有静电防护电路，静电防护电路阻抗较大，可以达到几十GΩ，因此声音检测装置的等效电容(C)与芯片内部的静电防护电路的等效阻抗(R)的时间常数(RC)非常大，时间常数越大，内置输入参考电平产生器充电达到设定的工作电压的时间越长。若使用低功耗内置输入参考电平产生器，麦克风启动后低功耗内置输入参考电平产生器会因驱动力不足而需要较长时间才能充电到设定的工作电压，没有达到设定的工作电压会使麦克风芯片无法正常工作，进而输出异常信号。因此充电时间越长影响麦克风芯片输出信号的灵敏度异常的时间越长；相对若使用高功耗内置输入参考电平产生器则增加芯片耗流。

发明内容

本发明的主要目的是，提供一种麦克风快速启动电路、麦克风芯片及麦克风，旨在实现麦克风快速正常启动且不额外增加功耗。

为实现上述目的，本发明提出一种麦克风快速启动电路，应用于麦克风芯片，所述麦克风快速启动电路包括：

信号连接线，具有输入端、输出端以及位于所述输入端和输出端之间的第一连接节点、第二连接节点和电压检测节点，所述信号连接线的输入端用于与声音检测装置连接，以接收声音检测装置输出的声音检测信号，所述信号连接线的输出端用于与麦克风芯片的控制装置电连接；

第一基准电压电路，具有输入端和第一输出端，所述第一基准电压电路的输入端用于与麦克风芯片的内部电源连接，所述第一基准电压电路的第一输出端与所述信号连接线的第一连接节点连接，所述第一基准电压电路用于在麦克风芯片的内部电源的充电下以第一充电速率进行充电，并输出第一工作电压信号至所述信号连接线；

第二基准电压电路，具有输入端、输出端和受控端，所述第二基准电压电路的输入端用于与麦克风芯片的内部电源连接，所述第二基准电压电路的输出端与所述信号连接线的第二连接节点连接，所述第二基准电压电路用于在麦克风芯片的内部电源的充电下以第二充电速率进行充电，并输出第二工作电压信号至所述信号连接线；所述第二充电速率大于所述第一充电速率；

电压检测电路，具有输入端和输出端，所述电压检测电路的输入端与所述信号连接线的电压检测节点连接，所述电压检测电路的输出端与所述第二基准电压电路的受控端连接，所述电压检测电路用于检测所述信号连接线上的工作电压，并在工作电压值大于预设基准电压值时控制所述第二基准电压电路将所述信号连接线上的电压钳位，以等待所述第一基准电压电路充电至所述预设基准电压值。

在一实施例中，所述麦克风快速启动电路还包括静电防护电路；

所述信号连接线还具有静电防护节点，所述静电防护电路的输入端与所述信号连接线的静电防护节点连接，所述静电防护电路的输出端用于接地，所述静电防护电路用于吸收所述信号连接线上的静电信号。

在一实施例中，所述电压检测电路包括第三基准电压电路和检测输出电路；

所述第三基准电压电路的输入端用于与麦克风芯片的内部电源连接，所述第三基准电压电路用于输出预设基准电压；

所述检测输出电路具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述信号连接线还具有第三连接节点，所述检测输出电路的第一输入端与所述第三基准电压电路的输出端连接，所述检测输出电路的第二输入端与所述信号连接线的第三连接节点连接，所述检测输出电路的输出端与所述第二基准电压电路的受控端连接；

所述检测输出电路用于检测所述信号连接线上的工作电压，并在工作电压值大于所述预设基准电压值时控制所述第二基准电压电路将所述信号连接线上的电压钳位，以等待所述第一基准电压电路充电至所述预设基准电压值。

在一实施例中，所述电压检测电路包括检测输出电路，所述第一基准电压电路还具有第二输出端；

所述检测输出电路具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述信号连接线还具有第三连接节点，所述检测输出电路的第一输入端与所述第一基准电压电路的第二输出端连接，所述检测输出电路的第二输入端与所述信号连接线的第三连接节点连接，所述检测输出电路的输出端与所述第二基准电压电路的受控端连接；

所述检测输出电路用于检测所述信号连接线上的工作电压，并在工作电压值大于所述预设基准电压值时控制所述第二基准电压电路将所述信号连接线上的电压钳位，以等待所述第一基准电压电路充电至所述预设基准电压值。

在一实施例中，所述检测输出电路包括滤波器和比较器；

所述滤波器的输入端与所述信号连接线的第三连接节点连接，所述比较器具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述比较器的第一输入端与所述第三基准电压电路的输出端或所述第一基准电压电路的第二输出端连接，所述比较器的第二输入端与所述滤波器的输出端连接，所述比较器的输出端与所述第二基准电压电路的受控端连接。

在一实施例中，所述麦克风快速启动电路还包括跟随器；

所述跟随器的输入端与所述信号连接线的输出端连接，所述跟随器的输出端用于与控制装置连接。

本发明还提供一种麦克风芯片，所述麦克风芯片包括上述的麦克风快速启动电路。

本发明还提供一种麦克风，所述麦克风包括声音检测装置和上述的麦克风芯片；

所述声音检测装置与所述麦克风芯片电连接，所述声音检测装置用于检测声音信号并输出声音检测信号。

本发明通过高功耗的第二基准电压电路快速充电达到预设基准电压，使麦克风芯片的控制装置在启动时可以快速开始正常工作，通过低功耗的第一基准电压电路在关闭第一基准电压电路后继续向麦克风芯片的控制装置供电，实现了麦克风快速正常启动的同时不额外增加功耗。

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示出的结构获取其他的附图。

图1为现有技术麦克风启动电路一实施例的结构示意图；

图2为本发明麦克风快速启动电路一实施例的结构示意图；

图3为本发明麦克风快速启动电路一实施例的结构示意图；

图4为本发明麦克风快速启动电路另一实施例的结构示意图；

图5为本发明第一基准电压电路一实施例的结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

参照图1，现有技术中，麦克风启动电路使用低功耗内置输入参考电平产生器时，麦克风启动后低功耗内置输入参考电平产生器需要较长时间才能充电到设定的工作电压。没有达到设定的工作电压时，麦克风芯片无法正常工作，声音检测装置与输入参考电平产生器输出的电压叠加后输出的声音检测信号将会失真，最终输出的声音信号会是有很多杂音或者刺耳噪声的异常声音信号，并持续到低功耗内置输入参考电平产生器充电到设定的工作电压。这样带来的结果就是，麦克风启动后先输出到一段时间的杂音才开始输出正常的声音信号。麦克风启动电路使用高功耗内置输入参考电平产生器时，可以快速充电到设定的工作电压，但是增加了功耗，影响麦克风等设备的续航能力。

参照图2，本发明提出一种麦克风快速启动电路，应用于麦克风芯片，所述麦克风快速启动电路包括信号连接线、第一基准电压电路10、第一基准电压电路20和电压检测电路30。

信号连接线具有输入端、输出端以及位于所述输入端和输出端之间的第一连接节点、第二连接节点和电压检测节点，所述信号连接线的输入端用于与声音检测装置连接，以接收声音检测装置输出的声音检测信号，所述信号连接线的输出端用于与麦克风芯片的控制装置电连接。

第一基准电压电路10具有输入端和第一输出端，所述第一基准电压电路10的输入端用于与麦克风芯片的内部电源连接，所述第一基准电压电路10的第一输出端与所述信号连接线的第一连接节点连接，所述第一基准电压电路10用于在麦克风芯片的内部电源的充电下以第一充电速率进行充电，并输出第一工作电压信号至所述信号连接线。

第一基准电压电路20具有输入端、输出端和受控端，所述第一基准电压电路20的输入端用于与麦克风芯片的内部电源连接，所述第一基准电压电路20的输出端与所述信号连接线的第二连接节点连接，所述第一基准电压电路20用于在麦克风芯片的内部电源的充电下以第二充电速率进行充电，并输出第二工作电压信号至所述信号连接线；所述第二充电速率大于所述第一充电速率。

电压检测电路30具有输入端和输出端，所述电压检测电路30的输入端与所述信号连接线的电压检测节点连接，所述电压检测电路30的输出端与所述第一基准电压电路20的受控端连接，所述电压检测电路30用于检测所述信号连接线上的工作电压，并在工作电压值大于预设基准电压值时控制所述第一基准电压电路20将所述信号连接线上的电压钳位，以等待所述第一基准电压电路10充电至所述预设基准电压值。

麦克风芯片的控制装置接收到启动信号时，控制内部电源对麦克风快速启动电路的声音检测装置、第一基准电压电路10、第一基准电压电路20和电压检测电路30供电。声音检测装置检测声音信号并输出声音检测信号。由于第二充电速率大于所述第一充电速率，第一基准电压电路20充电至预设基准电压的时间比第一基准电压电路10充电至预设基准电压的时间更短。第一基准电压电路20在充电的同时也输出第二工作电压信号至信号传输线。将预设基准电压的大小设置为麦克风芯片控制装置的工作电压。第一基准电压电路20可以在启动时快速充电至预设基准电压，并使输出的第二工作电压信号的电压值快速达到预设基准电压值，即信号传输线输出的直流电压达到了麦克风芯片控制装置的工作电压。声音检测信号与第二工作电压信号叠加后输出至麦克风芯片的控制装置，麦克风芯片可以快速开始正常工作，对声音检测信号进行处理并输出没有异常的语音信号，这样麦克风在启动时就可以输出没有失真的语音信号，保证了正常的灵敏度。

当信号传输线上输出的工作电压值大于或者等于预设基准电压值时，电压检测电路30输出停止信号，第一基准电压电路20停止充电，并将所述信号连接线上的电压钳位，以等待所述第一基准电压电路10充电至所述预设基准电压值。

第一基准电压电路10选用低功耗的基准电压产生器，第一基准电压电路20选用高功耗的基准电压产生器。麦克风快速启动电路启动时，第一基准电压电路20可以快速充电至预设基准电压并输出第二工作电压信号至信号传输线，也就是信号传输线输出的电压在可以在短时间内达到麦克风芯片控制装置的工作电压，使麦克风芯片正常工作，对声音检测信号进行处理，输出没有异常的声音信号。当信号传输线上输出的工作电压值大于或者等于预设基准电压值时，将第一基准电压电路20关闭，由低功耗的第一基准电压电路10继续向麦克风芯片的控制装置供电。

本发明通过高功耗的第二基准电压电路快速充电达到预设基准电压，使麦克风芯片的控制装置在启动时可以快速开始正常工作，通过低功耗的第一基准电压电路在关闭第一基准电压电路后继续向麦克风芯片的控制装置供电，实现了麦克风快速正常启动的同时不额外增加功耗。

在一实施例中，所述麦克风快速启动电路还包括静电防护电路40。

所述信号连接线还具有静电防护节点，所述静电防护电路40的输入端与所述信号连接线的静电防护节点连接，所述静电防护电路40的输出端用于接地，所述静电防护电路40用于吸收所述信号连接线上的静电信号。

本实施例通过静电防护电路40吸收信号连接线上的静电信号，防止信号连接线上的信号受到静电干扰而输出异常，保证信号连接线输出信号的稳定性。

参照图3，在一实施例中，所述电压检测电路30包括第三基准电压电路31和检测输出电路32。

所述第三基准电压电路31的输入端用于与麦克风芯片的内部电源连接，所述第三基准电压电路31用于输出预设基准电压。

所述检测输出电路32具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述信号连接线还具有第三连接节点，所述检测输出电路32的第一输入端与所述第三基准电压电路31的输出端连接，所述检测输出电路32的第二输入端与所述信号连接线的第三连接节点连接，所述检测输出电路32的输出端与所述第一基准电压电路20的受控端连接。

所述检测输出电路32用于检测所述信号连接线上的工作电压，并在工作电压值大于所述预设基准电压值时控制所述第一基准电压电路20将所述信号连接线上的电压钳位，以等待所述第一基准电压电路10充电至所述预设基准电压值。

当信号传输线上的工作电压值大于或者等于预设基准电压值时，检测输出电路32输出停止信号，第一基准电压电路20停止充电，并将所述信号连接线上的电压钳位，以等待所述第一基准电压电路10充电至所述预设基准电压值。

本实施例通过独立的第三基准电压电路31提供预设基准电压，信号输出更稳定。通过检测输出电路32在信号连接线上的工作电压值大于预设基准电压值时输出停止信号，响应速度快。

参照图4，在一实施例中，所述电压检测电路30包括检测输出电路32，所述第一基准电压电路10还具有第二输出端。

所述检测输出电路32具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述信号连接线还具有第三连接节点，所述检测输出电路32的第一输入端与所述第一基准电压电路10的第二输出端连接，所述检测输出电路32的第二输入端与所述信号连接线的第三连接节点连接，所述检测输出电路32的输出端与所述第一基准电压电路20的受控端连接。

所述检测输出电路32用于检测所述信号连接线上的工作电压，并在工作电压值大于所述预设基准电压值时控制所述第一基准电压电路20将所述信号连接线上的电压钳位，以等待所述第一基准电压电路10充电至所述预设基准电压值。

当信号传输线上的工作电压值大于或者等于预设基准电压值时，检测输出电路32输出停止信号，第一基准电压电路20停止充电，并将所述信号连接线上的电压钳位，以等待所述第一基准电压电路10充电至所述预设基准电压值。

本实施例通过第一基准电压电路10输出预设基准电压以供检测输出电路32进行比较，不需要额外增加电路和功耗，减小电路占用空间。

在一实施例中，所述检测输出电路32包括滤波器和比较器。

所述滤波器的输入端与所述信号连接线的第三连接节点连接，所述比较器具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述比较器的第一输入端与所述第三基准电压电路31的输出端或所述第一基准电压电路10的第二输出端连接，所述比较器的第二输入端与所述滤波器的输出端连接，所述比较器的输出端与所述第一基准电压电路20的受控端连接。滤波器用于对信号传输线上的交流声音检测信号进行滤波，以使比较器对经过滤波后的直流工作电压进行比较。

当信号传输线上的工作电压值大于或者等于预设基准电压值时，比较器输出高电压，第一基准电压电路20停止充电，并将所述信号连接线上的电压钳位，以等待所述第一基准电压电路10充电至所述预设基准电压值。当信号传输线上的工作电压值小于预设基准电压值时，比较器输出低电压，第一基准电压电路20继续充电。

本实施例选用比较器检测信号传输线上的工作电压并将其与预设基准电压进行比较，响应速度快，稳定性更高。

在一实施例中，所述麦克风快速启动电路还包括跟随器50。

所述跟随器50的输入端与所述信号连接线的输出端连接，所述跟随器50的输出端用于与控制装置连接。

本实施例通过跟随器50对输出的电压进行缓冲和隔离，保证输出电压的稳定性。

本发明还提供一种麦克风芯片，所述麦克风芯片包括如上述麦克风快速启动电路。

本发明通过麦克风芯片实现麦克风快速启动和低功耗续航。解决了麦克风启动时灵敏度异常的问题。

本发明还提供一种麦克风，所述麦克风包括声音检测装置和上述麦克风芯片。

所述声音检测装置与所述麦克风芯片电连接，所述声音检测装置用于检测声音信号并输出声音检测信号。

在一实施例中，麦克风芯片还包括增压电路，增压电路的输入端与麦克风芯片内部电源连接，增压电路的输出端与声音检测装置电连接。

麦克风芯片内部电源的供电电压一般为3～4V，而声音检测装置的工作电压一般大于10V。增压电路用于将麦克风芯片内部电源输出的电压进行放大后输出至声音检测装置。

以上仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种麦克风快速启动电路，应用于麦克风芯片，其特征在于，所述麦克风快速启动电路包括：

信号连接线，具有输入端、输出端以及位于所述输入端和输出端之间的第一连接节点、第二连接节点和电压检测节点，所述信号连接线的输入端用于与声音检测装置连接，以接收声音检测装置输出的声音检测信号，所述信号连接线的输出端用于与麦克风芯片的控制装置电连接；

第一基准电压电路，具有输入端和第一输出端，所述第一基准电压电路的输入端用于与麦克风芯片的内部电源连接，所述第一基准电压电路的第一输出端与所述信号连接线的第一连接节点连接，所述第一基准电压电路用于在麦克风芯片的内部电源的充电下以第一充电速率进行充电，并输出第一工作电压信号至所述信号连接线；

第二基准电压电路，具有输入端、输出端和受控端，所述第二基准电压电路的输入端用于与麦克风芯片的内部电源连接，所述第二基准电压电路的输出端与所述信号连接线的第二连接节点连接，所述第二基准电压电路用于在麦克风芯片的内部电源的充电下以第二充电速率进行充电，并输出第二工作电压信号至所述信号连接线；所述第二充电速率大于所述第一充电速率；

电压检测电路，具有输入端和输出端，所述电压检测电路的输入端与所述信号连接线的电压检测节点连接，所述电压检测电路的输出端与所述第二基准电压电路的受控端连接，所述电压检测电路用于检测所述信号连接线上的工作电压，并在工作电压值大于预设基准电压值时控制所述第二基准电压电路将所述信号连接线上的电压钳位，以等待所述第一基准电压电路充电至所述预设基准电压值；

所述第一基准电压电路的功耗小于所述第二基准电压电路的功耗。

2.如权利要求1所述的麦克风快速启动电路，其特征在于，所述麦克风快速启动电路还包括静电防护电路；

所述信号连接线还具有静电防护节点，所述静电防护电路的输入端与所述信号连接线的静电防护节点连接，所述静电防护电路的输出端用于接地，所述静电防护电路用于吸收所述信号连接线上的静电信号。

3.如权利要求1所述的麦克风快速启动电路，其特征在于，所述电压检测电路包括第三基准电压电路和检测输出电路；

所述第三基准电压电路的输入端用于与麦克风芯片的内部电源连接，所述第三基准电压电路用于输出预设基准电压；

所述检测输出电路具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述信号连接线还具有第三连接节点，所述检测输出电路的第一输入端与所述第三基准电压电路的输出端连接，所述检测输出电路的第二输入端与所述信号连接线的第三连接节点连接，所述检测输出电路的输出端与所述第二基准电压电路的受控端连接；

所述检测输出电路用于检测所述信号连接线上的工作电压，并在工作电压值大于所述预设基准电压值时控制所述第二基准电压电路将所述信号连接线上的电压钳位，以等待所述第一基准电压电路充电至所述预设基准电压值。

4.如权利要求3所述的麦克风快速启动电路，其特征在于，所述检测输出电路包括滤波器和比较器；

所述滤波器的输入端与所述信号连接线的第三连接节点连接，所述比较器具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一基准电压电路还具有第二输出端，所述比较器的第一输入端与所述第三基准电压电路的输出端连接，所述比较器的第二输入端与所述滤波器的输出端连接，所述比较器的输出端与所述第二基准电压电路的受控端连接。

5.如权利要求1所述的麦克风快速启动电路，其特征在于，所述电压检测电路包括检测输出电路，所述第一基准电压电路还具有第二输出端；

所述检测输出电路具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述信号连接线还具有第三连接节点，所述检测输出电路的第一输入端与所述第一基准电压电路的第二输出端连接，所述检测输出电路的第二输入端与所述信号连接线的第三连接节点连接，所述检测输出电路的输出端与所述第二基准电压电路的受控端连接；

所述检测输出电路用于检测所述信号连接线上的工作电压，并在工作电压值大于所述预设基准电压值时控制所述第二基准电压电路将所述信号连接线上的电压钳位，以等待所述第一基准电压电路充电至所述预设基准电压值。

6.如权利要求5所述的麦克风快速启动电路，其特征在于，所述检测输出电路包括滤波器和比较器；

所述滤波器的输入端与所述信号连接线的第三连接节点连接，所述比较器具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一基准电压电路还具有第二输出端，所述比较器的第一输入端与所述第一基准电压电路的第二输出端连接，所述比较器的第二输入端与所述滤波器的输出端连接，所述比较器的输出端与所述第二基准电压电路的受控端连接。

7.如权利要求1所述的麦克风快速启动电路，其特征在于，所述麦克风快速启动电路还包括跟随器；

所述跟随器的输入端与所述信号连接线的输出端连接，所述跟随器的输出端用于与控制装置连接。

8.一种麦克风芯片，其特征在于，所述麦克风芯片包括如权利要求1-7任一项所述的麦克风快速启动电路。

9.一种麦克风，其特征在于，所述麦克风包括声音检测装置和如权利要求8所述的麦克风芯片；

所述声音检测装置与所述麦克风芯片电连接，所述声音检测装置用于检测声音信号并输出声音检测信号。