CN207910992U - 一种用于待机系统的声音唤醒装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于待机系统的声音唤醒装置，该待机系统包括系统控制电路、麦克风传感器供电电路、语音处理电路，以及麦克风传感器，该声音唤醒装置包括：声音换能器和换能检测电路；其中声音换能器的输出端与换能检测电路的输入端电连接，换能检测电路的输出端与控制系统电路电连接。换能检测电路与系统控制电路、麦克风传感器供电电路、语音处理电路集成在一块芯片上形成系统芯片，声音换能器与系统芯片封装在一起，其中换能器通过焊线与系统芯片进行连接。本实用新型的工作状态可靠且功耗较低。

Description

一种用于待机系统的声音唤醒装置

技术领域

本实用新型涉及语音侦听技术领域，尤其涉及一种用于待机系统的声音唤醒装置。

背景技术

在待机时间居多的低功耗物联网应用中，语音唤醒功能非常重要，因此要求声音采集设备(如麦克风)保持实时的侦听状态，以便即时对外界声音做出响应。目前主要采用如下两种做法：1、定时采集的方式；2、声音触发的方式。

采用定时采集的方式时检测间隔越长则漏检率越高，检测间隔越短则系统平均功耗越大。并且为确保唤醒成功，需要用户重复说话，体验效果不佳。而采用声音触发的方式时由于麦克风传感器为独立器件，这种方式要求麦克风传感器保持常开状态，当侦听到语音输入时，再将后级语音处理电路开启。在麦克风传感器中，作为驱动级的放大单元消耗了整个麦克风传感器80％左右的电流。需要注意，当前主流麦克风传感器功耗在100uA左右，因此系统功耗很难做到100uA以内。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的不足之处，本申请提供一种用于待机系统的声音唤醒装置，该声音唤醒装置工作状态可靠且功耗较低。

上述待机系统包括系统控制电路，与所述系统控制电路电连接的麦克风传感器供电电路和语音处理电路，以及与所述麦克风传感器供电电路和语音处理电路分别电连接的麦克风传感器；

所述声音唤醒装置包括：用于采集声音信号，并将所述声音信号转换为电信号的声音换能器和用于对所述声音换能器输出的电信号进行幅度和持续时长检测，并根据检测结果输出控制信号的换能检测电路；

所述声音换能器的输出端与所述换能检测电路的输入端电连接，所述换能检测电路的输出端与控制系统电路电连接；

所述换能检测电路与所述系统控制电路、麦克风传感器供电电路、语音处理电路集成在一块芯片上形成系统芯片，所述声音换能器与所述系统芯片封装在一起，其中所述换能器通过焊线与所述系统芯片进行连接。

可选地，所述换能检测电路包括电压比较器和计时器，所述电压比较器的第一输入端接参考电压，其第二输入端与所述声音换能器的输出端电连接；

所述计时器的输入端与所述电压比较器的输出端电连接，所述计时器的输出端与所述系统控制电路电连接。

可选地，所述声音换能器采用声学检测模块实现。

本实用新型的声音唤醒装置通过与系统芯片封装在一起的声音换能器来侦听外部声音，当外部声音满足强度和时间阈值要求时，换能器检测电路输出唤醒使能信号，以此来逐步开启麦克风传感器和系统芯片。由于麦克风传感器在唤醒前处于完全关闭状态，因此待机功耗主要取决于声音换能器的功耗，而声音换能器对性能要求很低，可以采用简单的电路设计实现，其功耗约1uA左右，因此整个系统可以实现uA量级的待机功耗。并且通过封装实现了声音换能器与系统芯片的集成，从而可以节省芯片引脚。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的声音唤醒装置应用于待机系统的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的换能检测电路的结构框图。

附图标记说明：

1：系统控制电路，2：麦克风传感器供电电路，3：语音处理电路，

4：麦克风传感器，5：换能检测电路，6：声音换能器，51：电压比较器，

52：计时器，53：参考电压。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，图1示出了本实施例中的声音唤醒装置应用于待机系统的示意图，此处待机系统指的是带有语音处理功能的系统，其包括系统控制电路1、麦克风传感器供电电路2、语音处理电路3，以及麦克风传感器4。其中系统控制电路1与麦克风传感器供电电路2电连接，麦克风传感器供电电路2与麦克风传感器4电连接。系统控制电路1还与语音处理电路3电连接，语音处理电路3与麦克风传感器4电连接。

上述麦克风传感器供电电路2用于为系统外部的麦克风传感器4供电，麦克风传感器供电电路2需要通过引脚与麦克风传感器4连接。系统控制电路1用于控制麦克风传感器供电电路2的工作状态，麦克风传感器供电电路2启动之后，开始向麦克风传感器4供电，由麦克风传感器4进行语音信号的检测与转换。

语音处理电路3通过引脚连接系统外部的麦克风传感器4，从而接收麦克风传感器4对声音信号进行转换后形成的电信号，并对麦克风传感器4输出的电信号进行量化与处理，识别语音中的命令，该语音处理电路3的工作状态由系统控制电路1控制。

上述的系统控制电路1、麦克风传感器供电电路2、语音处理电路3，以及麦克风传感器4均为现有的带有语音处理功能的系统中的常规电路，本实施例是通过在现有系统中增加声音唤醒装置来实现对现有系统的待机状态的声音唤醒功能，并未对其中的系统控制电路1、麦克风传感器供电电路2、语音处理电路3，以及麦克风传感器4做改动，故在此不再对上述现有系统中的各电路结构作进一步陈述。

上述声音唤醒装置包括：声音换能器6和换能检测电路5；其中声音换能器6的输出端与换能检测电路5的输入端电连接，换能检测电路5的输出端与控制系统电路1电连接。声音换能器6采用声学检测模块实现，用于采集声音信号，并将采集到的声音信号转换为电信号输出到换能检测电路5。换能检测电路5用于对声音换能器6输出的电信号进行幅度和持续时长的检测，并根据检测结果输出控制信号到系统控制电路1。

具体地，请参阅图2，在本实施例中，上述换能检测电路5包括电压比较器51和计时器52，其中电压比较器51的第一输入端接参考电压53，其第二输入端与声音换能器6的输出端电连接。计时器52的输入端与电压比较器51的输出端电连接，输出端与系统控制电路1电连接。

上述参考电压53的幅度值用于作为幅度阈值来判断声音换能器6的输出信号的幅值是否符合要求，电压比较器51用于将声音换能器6的输出信号的幅度与上述幅度阈值进行比较；计时器52用于对声音换能器6的输出信号的幅度超过上述幅度阈值的持续时间进行计时，并将计时结果与时间阈值进行比较，根据比较结果输出控制信号。上述幅度阈值和时间阈值根据具体的工作环境和电路参数设置即可。

工作时声音换能器6对外部声音信号进行采集并将采集到的声音信号转换成电信号输出到换能检测电路5。换能检测电路5对声音换能器的输出信号进行检测，其检测标准有以下两点：(1)电压比较器51判断声音换能器6的输出信号的幅度是否高于上述幅度阈值；(2)若声音换能器6的输出信号的幅度高于上述幅度阈值，则计时器52会收到电压比较器51发出的触发信号，此时计时器52对声音换能器6的输出信号高于上述幅度阈值的持续时间进行计时，并判断计时结果是否超过时间阈值。

当声音换能器6的输出信号的幅度高于上述幅度阈值，且高于上述幅度阈值的持续时间超过时间阈值时，换能检测电路5才向系统控制电路1发出触发信号。系统控制电路1收到触发信号后依次将麦克风传感器供电模块2及语音处理电路3开启，此时系统进入工作状态。

此外，在本实施例中换能检测电路5与系统控制电路1、麦克风传感器供电电路2、语音处理电路3集成在一块芯片上形成系统芯片。并且声音换能器6与系统芯片封装在一起，其中声音换能器6通过焊线与系统芯片进行连接。如此一来可以节省连接引脚，从而降低成本。

本实施例的声音唤醒装置通过与系统芯片封装在一起的声音换能器来侦听外部声音，当外部声音满足强度和时间阈值要求时，换能器检测电路输出唤醒使能信号，以此来逐步开启麦克风传感器和系统芯片。由于麦克风传感器在唤醒前处于完全关闭状态，因此待机功耗主要取决于声音换能器的功耗，而声音换能器对性能要求很低，可以采用简单的电路设计实现，其功耗约1uA左右，因此整个系统可以实现uA量级的待机功耗。并且通过封装实现了声音换能器与系统芯片的集成，从而可以节省芯片引脚。

需要说明的是，本实用新型实施例中，“第一”、“第二”的出现，仅仅是为了作区分技术名词和描述方便，不应理解为对本实用新型实施例的限定。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于待机系统的声音唤醒装置，所述待机系统包括系统控制电路，与所述系统控制电路电连接的麦克风传感器供电电路和语音处理电路，以及与所述麦克风传感器供电电路和语音处理电路分别电连接的麦克风传感器，其特征在于，所述声音唤醒装置包括：

用于采集声音信号，并将所述声音信号转换为电信号的声音换能器和用于对所述声音换能器输出的电信号进行幅度和持续时长检测，并根据检测结果输出控制信号的换能检测电路；

所述声音换能器的输出端与所述换能检测电路的输入端电连接，所述换能检测电路的输出端与控制系统电路电连接；

所述换能检测电路与所述系统控制电路、麦克风传感器供电电路、语音处理电路集成在一块芯片上形成系统芯片，所述声音换能器与所述系统芯片封装在一起，其中所述换能器通过焊线与所述系统芯片进行连接。

2.如权利要求1所述的用于待机系统的声音唤醒装置，其特征在于，所述换能检测电路包括电压比较器和计时器，所述电压比较器的第一输入端接参考电压，其第二输入端与所述声音换能器的输出端电连接；

所述计时器的输入端与所述电压比较器的输出端电连接，所述计时器的输出端与所述系统控制电路电连接。

3.如权利要求1所述的用于待机系统的声音唤醒装置，其特征在于，所述声音换能器采用声学检测模块实现。