CN114339543A - 收发一体声学电路、声学芯片及其控制方法和可穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种收发一体声学电路、声学芯片及其控制方法和可穿戴设备，其中，收发一体声学电路包括：第一MEMS传感器单元，具有相对设置的第一极板和第二极板以及位于第一极板和第二极板之间的第一振膜；以及，第一开关电路，用于在接收到第一发声控制信号时，接入第一电信号和第二电信号，并将第一电信号和第二电信号输出至第一极板和第二极板，以使第一振膜发出声音信号；第一开关电路还用于在接收到第一收声控制信号时，接入第一振膜在感应到声音信号后于第一极板产生的第三电信号和第二极板产生的第四电信号，并将第三电信号和第四电信号输出。本发明技术方案可降低声学组件的体积。

Description

收发一体声学电路、声学芯片及其控制方法和可穿戴设备

技术领域

本发明涉及声学技术领域，特别涉及一种收发一体声学电路、声学芯片及其控制方法和可穿戴设备。

背景技术

随着电子产品越来越小型化的发展趋势，特别是穿戴产品市场越来越多样化，对于其中声学组件一直有的小型化、集成化的需求。现有市场上的声学产品不管是发声器件，还是收声器件都是独立设置，进而导致设备中声学组件体积较大。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种收发一体声学电路，旨在解决声学组件体积较大的问题。

为实现上述目的，本发明提出的收发一体声学电路，所述收发一体声学电路包括：

第一MEMS传感器单元，具有相对设置的第一极板和第二极板以及位于所述第一极板和所述第二极板之间的第一振膜；以及，

第一开关电路，用于在接收到第一发声控制信号时，接入第一电信号和第二电信号，并将所述第一电信号和所述第二电信号输出至所述第一极板和所述第二极板，以使所述第一振膜发出声音信号；

所述第一开关电路还用于在接收到第一收声控制信号时，接入所述第一振膜在感应到声音信号后于所述第一极板产生的第三电信号和所述第二极板产生的第四电信号，并将所述第三电信号和所述第四电信号输出。

可选地，所述第一开关电路包括：

发声开关电路，用于在接收到第一发声控制信号时导通，并在导通时接入第一电信号和第二电信号，并将所述第一电信号和所述第二电信号输出至所述第一极板和所述第二极板；以及，

收声开关电路，用于在接收到第一收声控制信号时导通，并在导通时接入所述第一振膜在感应到声音信号后所述第一极板产生的第三电信号和所述第二极板产生的第四电信号，并将所述第三电信号和所述第四电信号输出。

可选地，所述收发一体声学电路还包括：

功率放大单元，用于将所述第一电信号和所述第二电信号进行功率放大后输出至所述发声开关电路，以供所述发声开关电路接入。

可选地，所述收发一体声学电路还包括：

运算放大单元，接入所述收声开关电路输出的第三电信号和第四电信号，并用于将所述第三电信号和第四电信号进行运算放大后输出。

可选地，在所述发声开关电路和所述收声开关电路二者中任意一者导通时，另一者断开。

可选地，所述收发一体声学电路还包括：

电荷泵单元，用于将接入的电压进行电压变换后输出至所述第一振膜。

可选地，所述收发一体声学电路还包括：

信号处理单元，用于将接入的第一控制信号经信号处理为所述第一电信号和所述第二电信号后输出至所述第一开关电路；

所述信号处理单元还用于接入所述第一开关电路输出的第三电信号和第四电信号，并用于将所述第三电信号和第四电信号经信号处理后输出第一输出信号；其中，所述第一输出信号包括：第一音频输出信号、第一超声输出信号和第一控制输出信号三者中的一种或多种组合。

可选地，所述信号处理单元还用于将接入的第二控制信号经信号处理为第五电信号和第六电信号后输出；

所述收发一体声学电路还包括：

第二MEMS传感器单元，具有相对设置的第三极板和第四极板以及位于所述第三极板和所述第四极板之间的第二振膜；

第二开关电路，用于在接收到第二发声控制信号时，接入所述第五电信号和所述第六电信号并输出至所述第三极板和所述第四极板，以使所述第二振膜发出声音信号；

所述第二开关电路还用于在接收到第二收声控制信号时，接入所述第二振膜在感应到声音信号后于所述第三极板产生的第七电信号和所述第四极板产生的第八电信号，并将所述第七电信号和所述第八电信号分别输出至所述信号处理单元，以使所述信号处理单元将所述第七电信号和所述第八电信号经信号处理后输出第二输出信号；其中，所述第二输出信号包括：第二音频输出信号、第二超声输出信号和第二控制输出信号三者中的一种或多种组合。

本发明还提出一种声学芯片，所述声学芯片包括如上述的收发一体声学电路。

本发明还提出一种声学芯片的控制方法，基于如上述的声学芯片，所述声学芯片的控制方法包括：

输出所述第一发声控制信号控制所述第一开关器件接入所述第一电信号和所述第二电信号，并将所述第一电信号和所述第二电信号分别输出至所述第一MEMS传感器单元的第一极板和第二极板，以使所述第一MEMS传感器单元中的第一振膜发出声音信号；以及，

输出第一收声控制信号控制所述第一开关电路，接入所述第一MEMS传感器单元中第一振膜在感应到声音信号后于所述第一极板产生的第三电信号和所述第二极板产生的第四电信号，并将所述第三电信号和所述第四电信号输出；

其中，在输出所述第一发声控制信号时，不输出所述第一收声控制信号；或者，在输出所述第一收声控制信号时，不输出所述第一发声控制信号。

可选地，所述输出所述第一发声控制信号控制所述第一开关器件接入所述第一电信号和所述第二电信号，并将所述第一电信号和所述第二电信号分别输出至所述第一MEMS传感器单元的第一极板和第二极板，以使所述第一MEMS传感器单元中的第一振膜发出声音信号的步骤，具体为：

输出第一发声控制信号控制发声开关电路导通，以使所述发声开关电路接入所述第一电信号和所述第二电信号，并将所述第一电信号和所述第二电信号输出分别输出至所述第一MEMS传感器单元的第一极板和第二极板，以使所述第一MEMS传感器单元中的第一振膜发出声音信号。

可选地，所述输出第一收声控制信号控制所述第一开关电路，接入所述第一MEMS传感器单元中第一振膜在感应到声音信号后于所述第一极板产生的第三电信号和所述第二极板产生的第四电信号，并将所述第三电信号和所述第四电信号输出的步骤，具体为：

输出第一收声控制信号控制收声开关电路导通，以使所述收声开关电路接入所述第一振膜在感应到声音信号后于所述第一极板产生的第三电信号和所述第二极板产生的第四电信号，并将所述第三电信号和所述第四电信号输出。

本发明还提出一种可穿戴设备，所述可穿戴设备包括如上述的收发一体声学电路；

或者，包括如上述的声学芯片。

本发明技术方案通过采用第一MEMS传感器单元和第一开关电路来组成收发一体声学电路，其中，第一MEMS传感器单元具有相对设置的第一极板和第二极板以及位于第一极板和第二极板之间的第一振膜，并通过使第一开关电路在接收到第一发声控制信号时，接入第一电信号和第二电信号，并将第一电信号和第二电信号输出至第一极板和第二极板，以使第一振膜发出声音信号；在接收到第一收声控制信号时，接入第一振膜在感应到声音信号后于第一极板产生的第三电信号和第二极板产生的第四电信号，并将第三电信号和第四电信号输出。本发明技术方案通过将第一MEMS传感器单元复用为发声器件和收声器件，因而以使得所应用的可穿戴设备中，无需独立设置发声器件和收声器件，极大的减小了声学组件的体积，有利于可穿戴设备的小型化和轻型化设计。

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得其他的附图。

图1为本发明收发一体声学电路一实施例的模块示意图；

图2为图1中第一MEMS传感器单元的结构示意图；

图3为本发明收发一体声学电路另一实施例的电路结构示意图；

图4为本发明声学芯片的控制方法一实施例的步骤流程示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	第一MEMS传感器单元	T4	第四开关器件
20	第一开关电路	S11	第一发声控制信号
				21	发声开关电路	S12	第一收声控制信号
22	收声开关电路	A1	第一极板
				30	功率放大单元	A2	第二极板
40	运算放大单元	A3	第一振膜
				50	电荷泵单元	S0	声音信号
60	信号处理单元	S1	第一电信号
				T1	第一开关器件	S2	第二电信号
T2	第二开关器件	S3	第三电信号
				T3	第三开关器件	S4	第四电信号

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得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

另外，在本发明中如涉及“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。

本发明提出一种收发一体声学电路。

参照图1至图3，在本发明一实施例中，所述收发一体声学电路包括：

第一MEMS传感器单元10，具有相对设置的第一极板A1和第二极板A2以及位于所述第一极板A1和所述第二极板A2之间的第一振膜A3；以及，

第一开关电路20，用于在接收到第一发声控制信号S11时，接入第一电信号S1和第二电信号S2，并将所述第一电信号S1和所述第二电信号S2输出至所述第一极板A1和所述第二极板A2，以使所述第一振膜A3发出声音信号S0；

所述第一开关电路20还用于在接收到第一收声控制信号S12时，接入所述第一振膜A3在感应到声音信号S0后于所述第一极板A1产生的第三电信号S3和所述第二极板A2产生的第四电信号S4，并将所述第三电信号S3和所述第四电信号S4输出。

第一MEMS传感器单元10为采用MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems：微机电系统)技术来设计和生产传感器件，其体积可为20微米到一毫米之间，极大的降低了本发明收发一体声学电路所占用的PCB板体积。第一MEMS传感器单元10可具有两衬底，分别为第一衬底和第二衬底；第一极板A1、第二极板A2以及第一振膜A3三者可位于第一衬底和第二衬底的同一侧，且可设于第一衬底和第二衬底之间，且三者的两端可分别向第一衬底和第二衬底方向延伸设置。第一极板A1和第二极板A2中的任意一者可设于最外侧，另一者可设于最内侧，以将第一振膜A3夹设中间，第一极板A1和第二极板A2可分别相对第一振膜A3相应的预设距离设置，以分别与第一振膜A3形成电容式结构。在图2所述实施例中，第一极板A1位于第一衬底中的一端可经导电材料接入电压，第一极板A1和第二极板A2位于第二衬底的一端可分别经导电材料与第一开关电路20实现电连接，以通过交错式设置的方式来降低两衬底的宽度，从而降低第一MEMS传感器单元10的体积。

第一开关电路20可经相应的功能电路或者直接接入声学芯片所接入的第一电信号S1和第二电信号S2，并可在接收到第一发声控制信号S11时，将第一电信号S1和第二电信号S2分别加载至第一极板A1和第二极板A2，以使第一极板A1和第二极板A2之间产生变化的电场，此时第一振膜A3会随着电场的变化而振动发声，从而以使第一MEMS传感器单元10作为发声器件工作。换而言之，此时第一振膜A3作为发声器件的发声振膜。在第一开关电路20未接收到第一发声控制信号S11时，第一振膜A3可在感应到声音信号S0后产生振动，进而引起第一电极和第二电极上对应产生第三电信号S3和第四电信号S4。第一开关电路20还可经相应的功能电路或者直接与声学芯片的声音信号S0输出口连接，并可此时在接收到第一收声控制信号S12时，将第三电信号S3和第四电信号S4接入并输出，从而以使第一MEMS传感器单元10作为收声器件工作。换而言之，此时第一振膜A3作为收声器件的感声振膜。可以理解的是，第三电信号S3和第四电信号S4实际也为差分形式的音频信号或者超声信号。

此外，还可通过控制第一电信号S1和第二电信号S2的频率，来控制第一MEMS传感器单元10发出声音的频率，例如，当第一信号和第二电信号S2的频率为超声频率时，第一MEMS传感器单元10可发出超声波信号；同理，当第一振膜A3感应到的声音信号S0为超声波信号时，第三信号和第四电信号S4的频率也为超声频率。需要说明的是，第一电信号S1、第二电信号S2、第三电信号S3和第四电信号S4可为电压信号，第一发声控制信号S11和第一收声控制信号S12可由声学芯片中主控制单元或者可穿戴设备的主控芯片输出。

本发明技术方案通过控制第一开关电路20所接收到的第一发声控制信号S11和第一收声控制信号S12，即可实现将第一MEMS传感器单元10复用为发声器件和收声器件，因而以使得所应用的可穿戴设备中，无需独立设置发声器件和收声器件，极大的减小了声学组件的体积，有利于可穿戴设备的小型化和轻型化设计。

参照图1至图3，在本发明一实施例中，所述第一开关电路20包括：

发声开关电路21，用于在接收到第一发声控制信号S11时导通，并在导通时接入第一电信号S1和第二电信号S2，并将所述第一电信号S1和所述第二电信号S2输出至所述第一极板A1和所述第二极板A2；以及，

收声开关电路22，用于在接收到第一收声控制信号S12时导通，并在导通时接入所述第一振膜A3在感应到声音信号S0后所述第一极板A1产生的第三电信号S3和所述第二极板A2产生的第四电信号S4，并将所述第三电信号S3和所述第四电信号S4输出。

本实施例中，发声开关电路21和收声开关电路22均可采用三极管、MOS管、IGBT或者继电器等开关器件中的一种或多种组合来实现。发声开关电路21可在接收到第一发声控制信号S11时，控制其中相应的开关器件导通/截止，从而以使得自身处于导通状态下，进而以将第一电信号S1和第二电信号S2接入并分别传输至第一极板A1和第二极板A2，以实现第一MEMS传感器单元10的发声功能。收声开关电路22可在接收到第一收声控制信号S12时，控制其中相应的开关器件导通/截止，从而以使得自身处于导通状态下，进而以将第三电信号S3和第四电信号S4接入并经相应的功能电路或者直接输出至声学芯片的声音信号S0输出口，以实现第一MEMS传感器单元10的收声功能。本发明技术方案通过分别设置发声开关电路21和收声开关电路22来分别控制第一MEMS传感器单元10所实现的两种功能，可有效简化控制逻辑和第一开关电路20的电路结构，有利于进一步降低声学组件的体积。

可选地，在所述发声开关电路21和所述收声开关电路22二者中任意一者导通时，另一者断开。

本实施例中，可通过使得输出第一发声控制信号S11和第一收声控制信号S12的输出时序错开，来使得发声开关电路21和收声开关电路22二者中同一时间永远只有一者处于导通状态，以避免第一极板A1同时接收到第一电信号S1和产生第三电信号S3，以及第二极板A2同时接收到第二电信号S2和产生第四电信号S4，以提高第一MEMS传感器复用为发声器件和收声器件的工作稳定性。在另一实施例中，发声开关电路21和收声开关电路22还可采用互锁型开关电路来实现，即从硬件层面上限制二者无法同时导通，可有效避免主控制单元或者可穿戴设备的主控芯片中软件跑飞，而导致第一发声控制信号S11和第一收声控制信号S12时序控制出错的情况。在图2所示实施例中，发声开关电路21包括两个开关器件，分别为第一开关器件T1和第二开关器件T2，用于分别接入并传输第一电信号S1和第二电信号S2；收声开管电路包括两个开关器件，分别为第二开关器件T2和第三开关器件T3，用于分别接入并传输第三电信号S3和第四电信号S4；其中，第一开关器件T1与第二开关器件T2、第三开关器件T3与第四开关器件T4为同步开启/关闭的同步开关，而第一/二开关器件与第二/三开关器件为互锁开关。

可选地，所述收发一体声学电路还包括：

功率放大单元30，用于将所述第一电信号S1和所述第二电信号S2进行功率放大后输出至所述发声开关电路21，以供所述发声开关电路21接入。

由于声学芯片直接接入的或者经相应的功能电路输出的第一电信号S1和第二电信号S2的功率通常较小，存在无法驱动第一振膜A3产生足够强度的声音信号S0的问题。针对问题，本发明技术方案通过设置功率放大单元30，以将第一电信号S1和第二电信号S2进行相应倍率的功率放大后，再输出至第发声开关电路21，以提高第一电信号S1和第二电信号S2对第一振膜A3的驱动能力，从而可确保第一MEMS传感器单元10作为发声器件的工作稳定性。此外，功率放大的倍率可为预设倍率；或者，由声学芯片中的主控制单元或者可穿戴设备的主控芯片根据实际发声的需要进行实时调节，在此不做赘述。

可选地，所述收发一体声学电路还包括：

运算放大单元40，接入所述收声开关电路22输出的第三电信号S3和第四电信号S4，并用于将所述第三电信号S3和第四电信号S4进行运算放大后输出。

在实际应用中，当第一MEMS传感器单元10作为收声器件时，如感应到的声音信号S0较小，会使得第三电信号S3和第四电信号S4同样过小，进而导致后端电路对于第三电信号S3和第四电信号S4的识别误差过大。针对问题，本发明技术方案通过设置运算放大单元40，运算放大单元40可采用运算放大器来实现，以将第三电信号S3和第四电信号S4进行相应的运算放大后，再输出至后端电路，以降低后端电路对于第三电信号S3和第四电信号S4的识别误差，从而可确保第一MEMS传感器单元10作为收声器件的工作稳定性。

参照图1至图3，在本发明一实施例中，所述收发一体声学电路还包括：

电荷泵单元50，用于将接入的电压进行电压变换后输出至所述第一振膜A3。

电荷泵单元50可采用电容元件和开关器件组成。电荷泵单元50可接入声学芯片的直流供电电压VDD，并可通过控制其中各开关器件的导通/截至状态，来控制其中各电容元件的充/放电状态，以使接入的直流供电电压VDD可按照预设倍率升高或降低后输出至第一振膜A3。此外，预设倍率可为固定预设倍率；或者，由声学芯片中的主控制单元或者可穿戴设备的主控芯片根据实际收/发声的需要进行实时调节，在此不做赘述。本发明技术方案通过设置电荷泵单元50，使得第一振膜A3上可实时产生电位，从而以使第一振膜A3分别与第一极板A1和第二极板A2之间的电场变化可更为显著，因而有利于进一步提高第一MEMS传感器单元10作为收声器件和发声器件的工作稳定性。

参照图1至图3，在本发明一实施例中，所述收发一体声学电路还包括：

信号处理单元60，用于将接入的第一控制信号经信号处理为所述第一电信号S1和所述第二电信号S2后输出至所述第一开关电路20；

所述信号处理单元60还用于接入所述第一开关电路20输出的第三电信号S3和第四电信号S4，并用于将所述第三电信号S3和第四电信号S4经信号处理后输出第一输出信号；其中，所述第一输出信号包括：第一音频输出信号、第一超声输出信号和第一控制输出信号三者中的一种或多种组合。

本实施例中，信号处理单元60可具有第一控制信号接收端、第一输出端、第二输出端、第一反馈端、第二反馈端和第一音频信号输出端。信号处理单元60可经第一控制信号接收端与可穿戴设备中的主控芯片连接，以接收主控芯片的第一控制信号，并将第一控制信号进行信号处理后，由其第一输出端和第二输出端分别输出第一电信号S1和第二电信号S2至第一开关电路20中的发声开关电路21，从而实现可穿戴设备的发声功能。信号处理单元60的第一反馈端和第二反馈端可与第一开关电路20中的收声开关电路22连接，以接入第三电信号S3和第四电信号S4，并将第三电信号S3和第四电信号S4进行信号处理后，由其第一音频信号输出端输出第一输出信号，从而以实现可穿戴电子设备的收声功能。此外，当第三电信号S3和第四电信号S4对应为音频信号或者超声信号时，信号处理单元60可输出相应的第一音频输出信号或者第一超声输出信号，以供后端功能电路对第一音频输出信号或者第一超声输出信号进行进一步分析识别；或者，信号处理单元60还可将第三电信号S3和第四电信号S4经信号处理以及分析识别后，直接输出相应的第一控制输出信号来控制后端功能电路的工作，以使得后端功能电路可无需承担分析识别的任务，从而有利于提高本发明收发一体声学电路的功能集成度和硬件兼容性。

如此设置，本发明技术方能只需接收相应的第一控制信号即可实现发声，且可输出已经处理好的音频信号，便于与其他功能组件适配，极大的提高了应用的广泛性和灵活性。

参照图1至图3，在本发明一实施例中，所述信号处理单元60还用于将接入的第二控制信号经信号处理为第五电信号和第六电信号后输出；

所述收发一体声学电路还包括：

第二MEMS传感器单元，具有相对设置的第三极板和第四极板以及位于所述第三极板和所述第四极板之间的第二振膜；

第二开关电路，用于在接收到第二发声控制信号时，接入所述第五电信号和所述第六电信号并输出至所述第三极板和所述第四极板，以使所述第二振膜发出声音信号S0；

所述第二开关电路还用于在接收到第二收声控制信号时，接入所述第二振膜在感应到声音信号S0后于所述第三极板产生的第七电信号和所述第四极板产生的第八电信号，并将所述第七电信号和所述第八电信号分别输出至所述信号处理单元60，以使所述信号处理单元60将所述第七电信号和所述第八电信号经信号处理后输出第二输出信号；其中，所述第二输出信号包括：第二音频输出信号、第二超声输出信号和第二控制输出信号三者中的一种或多种组合。

在实际应用中，存在同时需要发声器件和收声器件工作的复杂工作场合。针对此类场合，本发明技术方案可再设置一路第二MEMS传感器单元和一路第二开关电路，由于第二MEMS传感器单元和第二开关电路的工作原理和控制逻辑可分别与第一MEMS传感器单元10和第一开关电路20相同，因而可采取第一MEMS传感器单元10和第一开关电路20相同的结构来实现，在此不重复赘述。

信号处理单元60还可具有第二控制信号接收端、第三输出端、第四输出端、第三反馈端、第四反馈端和第二音频信号输出端。信号处理单元60可经第二控制信号接收端与可穿戴设备中的主控芯片连接，以接收主控芯片的第二控制信号，并将第四控制信号进行信号处理后，由其第三输出端和第四输出端分别输出第五电信号和第六电信号至第二开关电路中的发声开关电路21，从而实现可穿戴设备的发声功能。信号处理单元60的第三反馈端和第四反馈端可与第二开关电路中的收声开关电路22连接，以接入第七电信号和第八电信号，并将第七电信号和第八电信号进行信号处理后，由其第二音频信号输出端输出音频信号，从而以实现可穿戴电子设备的收声功能。需要说明的是，当第七电信号和第八电信号对应为音频信号或者超声信号时，信号处理单元60可输出相应的第二音频输出信号或者第二超声输出信号，以供后端功能电路对第二音频输出信号或者第二超声输出信号进行进一步分析识别；或者，信号处理单元60还可将第七电信号和第八电信号经信号处理以及分析识别后，直接输出相应的第二控制输出信号来控制后端功能电路的工作，以进一步使得后端功能电路可无需承担分析识别的任务，有利于进一步提高本发明收发一体声学电路的功能集成度和硬件兼容性。

本发明技术方案可通过设置第二MEMS传感器单元和第二开关电路，以使第一MEMS传感器单元10和第二MEMS传感器单元中一者工作于发声器件时，另一者可工作于收声器件，从而可满足复杂工作场合的需求，且还可在一者由于开关电路故障等原因，例如第一开关电路20无法接收到第一发声控制信号S11而无法工作于发声器件时，使得故障的一者工作于收声器件，而使正常的一者工作于发声工作器件，以达到无需维修的目的。此外，由于本发明技术方案还可收/发超声波或者次声波，因而还可在可穿戴设备中声波组件损坏的情况下作为备用组件，极大的提高了硬件兼容性。

本发明还提出一种声学芯片，该声学芯片包括收发一体声学电路，该收发一体声学电路的具体结构参照上述实施例，由于本声学芯片采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，收发一体声学电路可设于声学芯片的基板上。

本发明还提出一种声学芯片的控制方法。

参照图4，在本发明一实施例中，所述声学芯片的控制方法包括：

步骤S100、输出所述第一发声控制信号控制所述第一开关器件接入所述第一电信号和所述第二电信号，并将所述第一电信号和所述第二电信号分别输出至所述第一MEMS传感器单元的第一极板和第二极板，以使所述第一MEMS传感器单元中的第一振膜发出声音信号；以及，

步骤S200、输出第一收声控制信号控制所述第一开关电路，接入所述第一MEMS传感器单元中第一振膜在感应到声音信号后于所述第一极板产生的第三电信号和所述第二极板产生的第四电信号，并将所述第三电信号和所述第四电信号输出；

其中，在输出所述第一发声控制信号时，不输出所述第一收声控制信号；或者，在输出所述第一收声控制信号时，不输出所述第一发声控制信号。

本实施例中，声学芯片的控制方法的执行主体可为声学芯片的主控制单元。声学芯片的主控制单元可分别输出第一电信号S1和第二电信号S2至第一开关电路20，以使第一开关电路20在接收到第一发声控制信号S11时，将第一电信号S1和第二电信号S2分别加载至第一极板A1和第二极板A2，以使第一极板A1和第二极板A2之间产生变化的电场，此时第一振膜A3会随着电场的变化而振动发声，从而以使第一MEMS传感器单元10作为发声器件工作。换而言之，此时第一振膜A3作为发声器件的发声振膜。而第一开关电路20在接收到第一收声控制信号S12时，第一振膜A3可在感应到声音信号S0后产生振动，进而引起第一电极和第二电极上对应产生第三电信号S3和第四电信号S4，第一开关电路20可将第三电信号S3和第四电信号S4接入并输出，从而以使第一MEMS传感器单元10作为收声器件工作。换而言之，此时第一振膜A3作为收声器件的感声振膜。此外，声学芯片的主控制单元同一时间只输出第一发声控制信号S11和第一收声控制信号S12二者中的一者，且需要额外说明的是，本申请中S100和S200的标号仅用于对两步骤分别进行标识，并不构成对两步骤顺序的限定，声学芯片的主控制单元可通过控制第一发声控制信号S11和第一收声控制信号S12的输出时序，来使得两部步骤的顺序即可为步骤S100到步骤S200，也可以为步骤S200到步骤S100。

此外，声学芯片的主控制单元还可通过控制第一电信号S1和第二电信号S2的频率，来控制第一MEMS传感器单元10发出声音的频率，例如，当第一信号和第二电信号S2的频率为超声频率时，第一MEMS传感器单元10可发出超声波信号；同理，当第一振膜A3感应到的声音信号S0为超声波信号时，第三信号和第四电信号S4的频率也为超声频率。

如此，声学芯片的主控制单元通过控制第一开关电路20所接收到的第一发声控制信号S11和第一收声控制信号S12，即可实现将第一MEMS传感器单元10复用为发声器件和收声器件，因而以使得所应用的可穿戴设备中，无需独立设置发声器件和收声器件，极大的减小了声学组件的体积，有利于可穿戴设备的小型化和轻型化设计。

可选地，步骤S200，具体为：

输出第一发声控制信号控制发声开关电路导通，以使所述发声开关电路接入所述第一电信号和所述第二电信号，并将所述第一电信号和所述第二电信号输出分别输出至所述第一MEMS传感器单元的第一极板和第二极板，以使所述第一MEMS传感器单元中的第一振膜发出声音信号。

可选地，步骤S300，具体为：

输出第一收声控制信号控制收声开关电路导通，以使所述收声开关电路接入所述第一振膜在感应到声音信号后于所述第一极板产生的第三电信号和所述第二极板产生的第四电信号，并将所述第三电信号和所述第四电信号输出。

声学芯片的主控制单元可输出第一发声控制信号S11，以控制发生开关电路中相应的开关器件导通/截止，从而以使其处于导通状态下，进而以将第一电信号S1和第二电信号S2接入并分别传输至第一极板A1和第二极板A2，以实现第一MEMS传感器单元10的发声功能。声学芯片的主控制单元还可输出第一收声控制信号S12至收声开关电路22，以控制收声开关电路22中相应的开关器件导通/截止，从而以使其处于导通状态下，进而以将第三电信号S3和第四电信号S4接入并经相应的功能电路或者直接输出至声学芯片的声音信号S0输出口，以实现第一MEMS传感器单元10的收声功能。本发明技术方案通过分别设置发声开关电路21和收声开关电路22来分别控制第一MEMS传感器单元10所实现的两种功能，可有效简化控制逻辑和第一开关电路20的电路结构，有利于进一步降低声学组件的体积。

本发明还提出一种可穿戴设备，该可穿戴设备包括收发一体声学电路，该收发一体声学电路的具体结构参照上述实施例，由于本可穿戴设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。或者，该可穿戴设备可包括上述声学芯片，在此同样不再一一赘述。其中，收发一体声学电路或者声学芯片可设于电路板上，电路板可容置于可穿戴设备的外壳内。

以上所述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 (13)

1.一种收发一体声学电路，其特征在于，所述收发一体声学电路包括：

第一MEMS传感器单元，具有相对设置的第一极板和第二极板以及位于所述第一极板和所述第二极板之间的第一振膜；以及，

第一开关电路，用于在接收到第一发声控制信号时，接入第一电信号和第二电信号，并将所述第一电信号和所述第二电信号输出至所述第一极板和所述第二极板，以使所述第一振膜发出声音信号；

所述第一开关电路还用于在接收到第一收声控制信号时，接入所述第一振膜在感应到声音信号后于所述第一极板产生的第三电信号和所述第二极板产生的第四电信号，并将所述第三电信号和所述第四电信号输出。

2.如权利要求1所述的收发一体声学电路，其特征在于，所述第一开关电路包括：

发声开关电路，用于在接收到第一发声控制信号时导通，并在导通时接入第一电信号和第二电信号，并将所述第一电信号和所述第二电信号输出至所述第一极板和所述第二极板；以及，

收声开关电路，用于在接收到第一收声控制信号时导通，并在导通时接入所述第一振膜在感应到声音信号后于所述第一极板产生的第三电信号和所述第二极板产生的第四电信号，并将所述第三电信号和所述第四电信号输出。

3.如权利要求2所述的收发一体声学电路，其特征在于，所述收发一体声学电路还包括：

功率放大单元，用于将所述第一电信号和所述第二电信号进行功率放大后输出至所述发声开关电路，以供所述发声开关电路接入。

4.如权利要求2所述的收发一体声学电路，其特征在于，所述收发一体声学电路还包括：

运算放大单元，接入所述收声开关电路输出的第三电信号和第四电信号，并用于将所述第三电信号和第四电信号进行运算放大后输出。

5.如权利要求2所述的收发一体声学电路，其特征在于，在所述发声开关电路和所述收声开关电路二者中任意一者导通时，另一者断开。

6.如权利要求1所述的收发一体声学电路，其特征在于，所述收发一体声学电路还包括：

电荷泵单元，用于将接入的电压进行电压变换后输出至所述第一振膜。

7.如权利要求1-6任意一项所述的收发一体声学电路，其特征在于，所述收发一体声学电路还包括：

信号处理单元，用于将接入的第一控制信号经信号处理为所述第一电信号和所述第二电信号后输出至所述第一开关电路；

所述信号处理单元还用于接入所述第一开关电路输出的第三电信号和第四电信号，并用于将所述第三电信号和所述第四电信号经信号处理后输出第一输出信号；其中，所述第一输出信号包括：第一音频输出信号、第一超声输出信号和第一控制输出信号三者中的一种或多种组合。

8.如权利要求7所述的收发一体声学电路，其特征在于，所述信号处理单元还用于将接入的第二控制信号经信号处理为第五电信号和第六电信号后输出；

所述收发一体声学电路还包括：

第二MEMS传感器单元，具有相对设置的第三极板和第四极板以及位于所述第三极板和所述第四极板之间的第二振膜；

第二开关电路，用于在接收到第二发声控制信号时，接入所述第五电信号和所述第六电信号并输出至所述第三极板和所述第四极板，以使所述第二振膜发出声音信号；

所述第二开关电路还用于在接收到第二收声控制信号时，接入所述第二振膜在感应到声音信号后于所述第三极板产生的第七电信号和所述第四极板产生的第八电信号，并将所述第七电信号和所述第八电信号分别输出至所述信号处理单元，以使所述信号处理单元将所述第七电信号和所述第八电信号经信号处理后输出第二输出信号；其中，所述第二输出信号包括：第二音频输出信号、第二超声输出信号和第二控制输出信号三者中的一种或多种组合。

9.一种声学芯片，其特征在于，所述声学芯片包括如权利要求1-8任意一项所述的收发一体声学电路。

10.一种声学芯片的控制方法，基于如权利要求9所述的声学芯片，其特征在于，所述声学芯片的控制方法包括：

输出所述第一发声控制信号控制所述第一开关器件接入所述第一电信号和所述第二电信号，并将所述第一电信号和所述第二电信号分别输出至所述第一MEMS传感器单元的第一极板和第二极板，以使所述第一MEMS传感器单元中的第一振膜发出声音信号；以及，

输出第一收声控制信号控制所述第一开关电路，接入所述第一MEMS传感器单元中第一振膜在感应到声音信号后于所述第一极板产生的第三电信号和所述第二极板产生的第四电信号，并将所述第三电信号和所述第四电信号输出；

其中，在输出所述第一发声控制信号时，不输出所述第一收声控制信号；或者，在输出所述第一收声控制信号时，不输出所述第一发声控制信号。

11.如权利要求10所述的声学芯片的控制方法，其特征在于，所述输出所述第一发声控制信号控制所述第一开关器件接入所述第一电信号和所述第二电信号，并将所述第一电信号和所述第二电信号分别输出至所述第一MEMS传感器单元的第一极板和第二极板，以使所述第一MEMS传感器单元中的第一振膜发出声音信号的步骤，具体为：

输出第一发声控制信号控制发声开关电路导通，以使所述发声开关电路接入所述第一电信号和所述第二电信号，并将所述第一电信号和所述第二电信号输出分别输出至所述第一MEMS传感器单元的第一极板和第二极板，以使所述第一MEMS传感器单元中的第一振膜发出声音信号。

12.如权利要求11所述的声学芯片的控制方法，其特征在于，所述输出第一收声控制信号控制所述第一开关电路，接入所述第一MEMS传感器单元中第一振膜在感应到声音信号后于所述第一极板产生的第三电信号和所述第二极板产生的第四电信号，并将所述第三电信号和所述第四电信号输出的步骤，具体为：

输出第一收声控制信号控制收声开关电路导通，以使所述收声开关电路接入所述第一振膜在感应到声音信号后于所述第一极板产生的第三电信号和所述第二极板产生的第四电信号，并将所述第三电信号和所述第四电信号输出。

13.一种可穿戴设备，其特征在于，所述可穿戴设备包括如权利要求1-8任意一项所述的收发一体声学电路；

或者，包括如权利要求9所述的声学芯片。

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