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Die Erfindung betrifft einen Mikrofonverstärker, der insbesondere für die Verstärkung von Signalen eines MEMS-Mikrofons einsetzbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine digitale Mikrofontreiberschaltung mit einem solchen Mikrofonverstärker sowie ein verfahren zum Betreiben eines Mikrofonverstärkers.
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Mikrofonverstärker sind vielfach für den Betrieb mit einem hohen Dynamikbereich von bis zu 100 dB ausgelegt. Unter bestimmten Bedingungen kann ein Eingangssignal, welches von einem angeschlossenen Mikrofon geliefert wird, den Dynamikbereich, den der Verstärker verarbeiten kann, überschreiten, sodass es zu einem Überlastzustand in dem Mikrofonverstärker kommt. Die Eingangsimpedanz von solchen Mikrofonverstärkern ist üblicherweise sehr groß und liegt beispielsweise im Bereich von mehreren Gigaohm oder Terraohm. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass eine Eingangsvorspannung oder BIAS ebenfalls mit einer hohen Impedanz bereitgestellt wird.
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Beispielsweise werden solche Mikrofonverstärker zur Verstärkung von Mikrofonsignalen eines MEMS(microelectro mechanical systems)-Mikrofon verwendet. Solche MEMS-Mikrofone verhalten sich am Eingang des Mikrofonverstärkers wie eine Kapazität, was in Kombination mit dem hohen Eingangswiderstand zu einer großen Zeitkonstante für einen Einschwingvorgang führt, die beispielsweise im zweistelligen Sekundenbereich liegt. Wegen der großen Zeitkonstante dauert es auch relativ lange, bis sich der Mikrofonverstärker nach einem Überlastzustand wieder in einem normalen Betriebszustand befindet, wobei in der Zwischenzeit das Mikrofon im Wesentlichen stumm geschaltet ist.
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Ein Überlastzustand kann beispielsweise verursacht werden durch einen Einschaltvorgang des Mikrofonverstärkers, durch laute Audiosignale, die von dem Mikrofon aufgenommen werden oder auch durch mechanische Belastung des MEMS-Mikrofons. In herkömmlichen Mikrofonverstärkern für MEMS-Mikrofone wird beispielsweise während einer Einschaltphase eine definierte Spannung anstelle des Mikrofonsignals an den Eingang des Mikrofonverstärkers gelegt, um einen Überlastzustand zu vermeiden.
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Das Dokument
WO 2007/132422 A1 zeigt eine MEMS-Sensoranordnung mit beispielsweise einem MEMS-Mikrofon und einem Mikrofonverstärker. Eine Spannung des Ausgangssignals des Mikrofonverstärkers wird mit einer Referenzspannung verglichen. Alternativ wird in einem analog-digital gewandelten Ausgangssignal des Mikrofonverstärkers eine Zahl aufeinanderfolgender Einsen gezählt und mit einem Schwellwert verglichen. Jeweils in Abhängigkeit des Vergleichs kann ein Überlastzustand festgestellt und der Eingang des Mikrofonverstärkers mit einem festen Potential verbunden werden.
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Das Dokument
DE 10 2008 057 283 A1 zeigt eine Verstärkeranordnung mit einem MEMS-Mikrofon, bei der ein Ausgangssignal des Verstärkers ausgewertet wird. Wenn sich das Ausgangssignal beispielsweise auf Grund eines Stoßvorgangs in einem bestimmten Wertebereich befindet, wird der Eingang des Mikrofonverstärkers sofort mit einem festen Potential verbunden.
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Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein effizientes Konzept für einen Mikrofonverstärker anzugeben, bei dem ein Überlastzustand auch im Betrieb des Mikrofonverstärkers behoben werden kann.
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Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen und Ausgestaltungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein Mikrofonverstärker umfasst beispielsweise einen Mikrofonanschluss zum Anschließen eines Mikrofons, insbesondere eines MEMS-Mikrofons, sowie eine Verstärkerschaltung mit einem Verstärkereingang, der mit dem Mikrofonanschluss verbunden ist, und mit einem Verstärkerausgang, der mit einem Ausgang des Mikrofonverstärkers gekoppelt ist. Die Verstärkerschaltung ist hierbei eingerichtet zum Verstärken eines am Verstärkereingang anliegenden Eingangssignals, um ein Ausgangssignal am Verstärkerausgang zu erzeugen. Bei einem solchen Mikrofonverstärker kann beispielsweise überprüft beziehungsweise detektiert werden, ob in der Verstärkerschaltung ein Überlastzustand vorliegt, also ein Betrieb der Verstärkerschaltung außerhalb eines vorgesehenen und bestimmungsgemäßen Arbeitsbereichs. Der Überlastzustand kann beispielsweise dadurch beseitigt werden, dass der Verstärkereingang mit einem Referenzspannungsanschluss zum zuführen einer Referenzspannung verbunden wird. Da eine solche Verbindung üblicherweise niederohmig ist, ergibt sich beispielsweise mit einer Kapazität eines MEMS-Mikrofons eine geringe Zeitkonstante, sodass innerhalb kurzer Zeit ein definierter Spannungspegel am Verstärkereingang beziehungsweise am MEMS-Mikrofon herstellbar ist. Die Verstärkerschaltung arbeitet dann wieder in einem bestimmungsgemäßen Arbeitsbereich.
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Da die Ursache des Überlastzustands in der Regel nicht bekannt ist und beispielsweise auch auf einem kurzzeitigen lauten Audiosignal beruhen kann, welches weiter aufgenommen werden soll, kann es wünschenswert sein, nicht unmittelbar beim Auftreten des Überlastzustands die zuvor genannte Verbindung des Verstärkereingangs mit dem Referenzspannungsanschluss herzustellen. Vielmehr kann überprüft werden, ob der Überlastzustand über einen längeren, vorgegebenen Zeitraum vorliegt, sodass erst dann die Verbindung mit dem Referenzspannungsanschluss hergestellt wird. Somit werden auch Überlastzustände, die bei einem Startvorgang auftreten oder aus mechanischer Belastung resultieren, beseitigt.
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In einer Ausführungsform des Mikrofonverstärkers weist dieser beispielsweise eine Überlastschaltung auf, die eingerichtet ist, einen Überlastzustand in der Verstärkerschaltung zu detektieren und den Verstärkereingang über ein Schaltelement insbesondere niederohmig mit dem Referenzspannungsanschluss zu verbinden, wenn der Überlastzustand für länger als eine vorgegebene Zeitspanne detektiert ist.
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In verschiedenen Ausführungsformen ist die Überlastschaltung zudem eingerichtet, den Verstärkereingang von dem Referenzspannungsanschluss zu trennen, wenn der Überlastzustand nicht detektiert ist. Dementsprechend wird die Verbindung zwischen dem Verstärkereingang und dem Referenzspannungsanschluss nur so lange gehalten, bis der Überlastzustand beseitigt ist und die Verstärkerschaltung dementsprechend in einem bestimmungsgemäßen Arbeitsbereich betrieben wird.
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Beispielsweise ist der Verstärkereingang mit dem Referenzspannungsanschluss über ein Widerstandselement gekoppelt, insbesondere hochohmig gekoppelt. Beispielsweise wird dementsprechend zwischen dem Verstärkereingang und dem Referenzspannungsanschluss ein Widerstand mit hohem Widerstandswert, beispielsweise im Bereich von mehreren Gigaohm oder Terraohm vorgesehen. Alternativ zu einem Widerstand können auch zwei antiparallel geschaltete Dioden verwendet werden, wobei sich der hohe Widerstandswert durch den Betrieb der Dioden im unteren Durchlassbereich deutlich unterhalb der Durchlassspannung erreicht wird. Beispielsweise ist ein Spannungsmittelwert am Arbeitspunkt am Verstärkereingang im Wesentlichen gleich groß wie die Spannung am Referenzspannungsanschluss.
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In verschiedenen Ausführungsformen des Mikrofonverstärkers umfasst die Überlastschaltung eine Zählerschaltung, die eingerichtet ist, einen Zähler taktgesteuert zu erhöhen, sobald und so lange der Überlastzustand detektiert ist. Hierbei ist die Überlastschaltung eingerichtet, den Verstärkereingang mit dem Referenzspannungsanschluss zu verbinden, wenn der Zähler um mehr als einen vorgegebenen Zählerwert erhöht ist. Beispielsweise beginnt der Zähler in der Zählerschaltung zu laufen, wenn der Überlastzustand in der Verstärkerschaltung detektiert wird. Der Zähler wird so lange weiter erhöht, wie der Überlastzustand anhält. Wenn der Zähler, ausgehend von einem Anfangszählwert, um mehr als den vorgegebenen Zählerwert hochgezählt ist, wird von der Überlastschaltung ein Steuersignal bzw. Rücksetzsignal für das Schaltelement erzeugt, welches dann den Verstärkereingang mit dem Referenzspannungsanschluss verbindet.
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Wenn der Überlastzustand zwischenzeitlich nicht mehr vorliegt, auch ohne dass die Verbindung des Verstärkereingangs mit dem Referenzspannungsanschluss über das Schaltelement hergestellt ist, wird der Zähler vorzugsweise auf den Anfangswert zurückgesetzt. Dementsprechend ist die Zählerschaltung beispielsweise eingerichtet, den Zähler auf den Anfangswert zurückzusetzen, wenn kein Überlastzustand detektiert ist.
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Gleichermaßen kann in der Zählerschaltung der Zähler auch taktgesteuert erniedrigt werden, wenn der Überlastzustand vorliegt, wobei in diesem Fall eine Ansteuerung des Schaltelements dann erfolgt, wenn der Zähler um mehr als einen vorgegebenen Zählerwert erniedrigt ist.
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In verschiedenen Ausführungsformen des Mikrofonverstärkers umfasst die Überlastschaltung eine Zählerschaltung, die eingerichtet ist, eine Kapazität aufzuladen, sobald und so lange der Überlastzustand detektiert ist. Hierbei ist die Überlastschaltung eingerichtet, den Verstärkereingang mit dem Referenzspannungsanschluss zu verbinden, wenn eine Ladespannung der Kapazität einen vorgegebenen Wert erreicht oder überschreitet. Beispielsweise ist die Zählerschaltung eingerichtet, die Kapazität zu entladen, etwa durch niederohmiges Überbrücken, wenn kein Überlastzustand detektiert ist.
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In verschiedenen Ausführungsformen des Mikrofonverstärkers ist die Überlastschaltung eingerichtet, den Überlastzustand auf der Basis eines Detektionssignals an einen Knotenpunkt in der Verstärkerschaltung zu detektieren, welcher unterschiedlich von dem Verstärkereingang und dem Verstärkerausgang ist. Beispielsweise wird also ein Signal in der Verstärkerschaltung ausgewertet, welches unterschiedlich von dem Eingangssignal und von dem Ausgangssignal ist. Als Detektionssignal kann beispielsweise ein Steuersignal eines Transistors in der Verstärkerschaltung oder ein Signal in einem Strompfad verwendet werden, welcher bei der Verstärkung des Eingangssignals verwendet wird.
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Beispielsweise ist die Überlastschaltung eingerichtet, den Überlastzustand auf der Basis eines Vergleichs des Detektionssignals mit einem ersten Schwellwert zu detektieren. Beispielsweise wird ein Überlastzustand detektiert, wenn der erste Schwellwert überschritten oder unterschritten ist, abhängig von der Lage des gewählten Knotenpunkts. Weiterhin ist es möglich, dass die Überlastschaltung eingerichtet ist, auf der Basis eines Vergleichs des Detektionssignals mit einem zweiten Schwellwert zu detektieren, dass der Überlastzustand beendet ist. Somit können sich für die Detektion, dass ein Überlastzustand vorliegt, und für die Detektion, dass ein Überlastzustand nicht mehr vorliegt, zwei unterschiedliche Schwellwerte ergeben. Eine Detektion eines Überlastzustands kann somit mit Hysterese erfolgen. Beispielsweise wird das Detektionssignal hierfür mit einem Schmitt-Trigger ausgewertet. Alternativ können auch zwei separate Komparatoren verwendet werden.
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In verschiedenen Ausgestaltungen ist der Knotenpunkt ein Anschluss einer gesteuerten Strecke eines Eingangstransistors, der auf der Basis des Eingangssignals gesteuert wird. Alternativ ist der Knotenpunkt mit diesem Anschluss der gesteuerten Strecke über ein Widerstandselement gekoppelt.
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In weiteren Ausgestaltungen ist der Knotenpunkt ein Steueranschluss einer gesteuerten Stromquelle, über die ein Strom für das Ausgangssignal zur Verfügung gestellt wird. Der Einfluss einer Übersteuerung der Eingangsspannung am Verstärkereingang auf die Spannung am Steueranschluss der gesteuerten Stromquelle ist üblicherweise größer als auf das tatsächliche Ausgangssignal. Somit kann in dieser Ausgestaltung ein Überlastzustand mit hoher Präzision detektiert werden.
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In verschiedenen Ausführungsformen weist der Mikrofonverstärker eine Schnittstelle mit drei Kontakten auf, wobei der erste Kontakt durch den Ausgang eines Mikrofonverstärkers gebildet ist und der zweite Kontakt und der dritte Kontakt durch einen ersten und zweiten Bezugspotentialanschluss gebildet sind. Am ersten und zweiten Bezugspotentialanschluss liegen beispielsweise eine Versorgungsspannung und ein Massepotential an. Eine solche Schnittstelle kann als Drei-Draht-Schnittstelle bezeichnet werden.
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In anderen Ausgestaltungsformen weist der Mikrofonverstärker eine Schnittstelle mit zwei Kontakten auf, wobei der erste Kontakt wiederum durch den Ausgang des Mikrofonverstärkers gebildet ist, und der zweite Kontakt durch einen Bezugspotentialanschluss gebildet ist, vorzugsweise einen Masseanschluss. Eine solche Schnittstelle kann als Zwei-Draht-Schnittstelle bezeichnet werden.
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Sowohl bei Mikrofonverstärkern mit Zwei-Draht-Schnittstelle als auch mit Drei-Draht-Schnittstelle können jeweils noch zwei zusätzliche Kontakte am Mikrofonverstärker vorhanden sein, an die ein Mikrofon, insbesondere ein MEMS-Mikrofon angeschlossen werden kann.
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Insbesondere bei Mikrofonverstärkern mit einer Zweidrahtschnittstelle kann es wünschenswert sein, den Belastungszustand der Verstärkerschaltung noch genauer zu überprüfen. Bei einem solchen Verstärker kann es erforderlich sein, bei zu großer Belastung ein Rücksetzen der Verstärkerschaltung beziehungsweise des Mikrofonverstärkers durch Verbinden des Verstärkereingangs mit dem Referenzspannungsanschluss unmittelbar vorzunehmen, um eine übermäßige Belastung und einen damit verbundenen Einbruch einer Spannungsversorgung für daran angeschlossene weitere Bauelemente zu vermeiden. Bei geringeren Überlastungen, die lediglich einen Betrieb des Mikrofonverstärkers außerhalb eines bestimmungsgemäßen Bereichs hervorrufen, können nach dem zuvor beschriebenen zeitabhängigen Prinzip behandelt werden.
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Dementsprechend ist die Überlastschaltung in verschiedenen Ausführungsformen eingerichtet, einen ersten Überlastzustand mit einer ersten Belastung einer Verstärkerschaltung zu detektieren und den Verstärkereingang mit dem Referenzspannungsanschluss zu verbinden, wenn der erste Überlastzustand für länger als die vorgegebene Zeitspanne detektiert ist, und einen zweiten Überlastzustand mit einer zweiten Belastung in der Verstärkerschaltung zu detektieren, die höher als die erste Belastung ist, und den Verstärkereingang mit dem Referenzspannungsanschluss zu verbinden, sobald der zweite Überlastzustand detektiert ist. Dementsprechend wird ein sofortiges Rücksetzen der Verstärkerschaltung mit einem zeitabhängigen Rücksetzen der Verstärkerschaltung kombiniert.
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In verschiedenen Ausführungsformen kann das Detektieren des Überlastzustands auch an mehreren Stellen in der Verstärkerschaltung gleichzeitig erfolgen. Beispielsweise wird ein Überlastzustand dann als detektiert angesehen, wenn an einer der Stellen die Bedingungen für einen Überlastzustand vorliegen.
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Ein Mikrofonverstärker gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen kann auch in einer digitalen Mikrofontreiberschaltung verwendet werden. Eine solche digitale Mikrofontreiberschaltung umfasst beispielsweise einen Mikrofonverstärker gemäß einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele und einen Digitalausgang, der mit dem Ausgang des Mikrofonverstärkers über einen Analog-Digital-Wandler gekoppelt ist. An den Eingang des Mikrofonverstärkers kann wiederum ein Mikrofon, insbesondere ein MEMS-Mikrofon, angeschlossen werden.
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In verschiedenen Ausführungsformen ist dabei die umfasste Überlastschaltung eingerichtet, den Überlastzustand auf der Basis des analog-digital-gewandelten Ausgangssignals zu bestimmen, und den Verstärkereingang mit dem Referenzspannungsanschluss zu verbinden, wenn das analog-digital-gewandelte Ausgangssignal für länger als die vorgegebene Zeitspanne einen möglichen Maximalwert oder einen möglichen Minimalwert aufweist.
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Im Folgenden wird ein Verfahren zum Betreiben eines Mikrofonverstärkers beschrieben, welcher einen Mikrofonanschluss zum Anschließen eines Mikrofons, insbesondere eines MEMS-Mikrofons, und eine Verstärkerschaltung mit einem Verstärkereingang, der mit dem Mikrofonanschluss verbunden ist, und mit einem Verstärkerausgang umfasst, der mit einem Ausgang des Mikrofonverstärkers gekoppelt ist. Bei dem Verfahren wird ein am Verstärkereingang anliegendes Eingangssignal verstärkt, um ein Ausgangssignal am Verstärkerausgang zu erzeugen. Es wird detektiert, ob sich die Verstärkerschaltung in einem Überlastzustand befindet. Wenn der Überlastzustand für länger als eine vorgegebene Zeitspanne detektiert ist, wird der Verstärkereingang mit einem Referenzspannungsanschluss verbunden, insbesondere niederohmig verbunden.
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Weitere Ausgestaltungsformen des Verfahrens ergeben sich unmittelbar aus den verschiedenen Ausführungsformen des Mikrofonverstärkers, die zuvor beschrieben wurden.
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Die Erfindung wird nachfolgend an mehreren Ausführungsbeispielen anhand von Figuren näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen hierbei Elemente oder Bauteile gleicher Funktion. Soweit sich Schaltungsteile oder Bauelemente in ihrer Funktion entsprechen, wird deren Beschreibung nicht in jeder der folgenden Figuren wiederholt.
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Es zeigen:
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1 eine Ausführungsform eines Mikrofonverstärkers,
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2 eine Ausführungsform einer Rücksetzlogikschaltung,
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3 ein Signal-Zeitdiagramm von Signalen in einem Mikrofonverstärker,
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4 eine Ausführungsform einer Verstärkerschaltung,
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5 eine weitere Ausführungsform einer Verstärkerschaltung,
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6 eine weitere Ausführungsform einer Verstärkerschaltung,
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7 ein Hysteresediagramm, und
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8 eine Ausführungsform einer digitalen Mikrofontreiberschaltung.
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1 zeigt eine Ausführungsform eines Mikrofonverstärkers 100 mit einem Mikrofonanschluss 110 und einem Mikrofon-BIAS-Anschluss 111, der mit einer BIAS-Ladungspumpe QP verbunden ist. An die Anschlüsse 110, 111 ist ein Mikrofon MIC 200 angeschlossen, das beispielsweise als MEMS-Mikrofon ausgeführt ist. Das MEMS-Mikrofon 200 umfasst beispielsweise eine schalldruckabhängige Kapazität.
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Der Mikrofonverstärker 100 umfasst eine Verstärkerschaltung AMP mit einem Verstärkereingang 115, der mit dem Mikrofoneingang 110 zur Zuführung eines Eingangssignals IN verbunden ist, sowie einen Verstärkeraungang 125, der zur Abgabe eines Ausgangssignals OUT mit einem Ausgang 120 des Mikrofonverstärkers 100 verbunden ist. Der Verstärkereingang 115 ist über ein Widerstandselement R1 mit einem Referenzspannungsanschluss VRI verbunden, wobei das Widerstandselement R1 insbesondere einen hohen Widerstandswert aufweist beziehungsweise mit einem hohen Widerstandswert betrieben wird. Ferner ist ein Schaltelement SW vorgesehen, das den Verstärkereingang 115 mit dem Referenzspannungsanschluss VRI koppelt und in Abhängigkeit eines Rücksetzsignals RST ansteuerbar ist. In dem Mikrofonverstärker 100 ist eine Überlastschaltung OLC vorgesehen, die teilweise in der Verstärkerschaltung AMP und teilweise in einer Rücksetzlogikschaltung RL angeordnet ist. Insbesondere wird innerhalb der Verstärkerschaltung AMP ein Überlastdetektionssignal DOL erzeugt, welches der Rücksetzlogikschaltung RL zugeführt wird. An einem Ausgang der Rücksetzlogikschaltung RL liegt das Rücksetzsignal RST an.
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Im Betrieb des Mikrofonverstärkers 100 wird von der Ladungspumpe QP eine BIAS-Spannung am Anschluss 111 erzeugt, welche am Mikrofon 200 anliegt. Ferner ist der Verstärkereingang 115 beziehungsweise der Eingang 110 des Mikrofonverstärkers 100 über das Widerstandselement R1 auf die BIAS-Vorspannung am Referenzspannungsanschluss VRI gelegt. Der Verstärkereingang 115 ist jedoch so hochohmig mit dem Referenzspannungsanschluss VRI verbunden, dass das Eingangssignal IN vom Mikrofon 200 den Verstärkereingang 115 aussteuern kann. Dazu wird für das Widerstandselement R1 beispielsweise ein sehr großer ohmscher Widerstand gewählt, welcher einen Widerstandswert im Bereich von mehr als 1 Terraohm aufweist. Es ist jedoch auch möglich, für das Widerstandselement R1 zwei antiparallel verschaltete Dioden zu verwenden. Da der Spannungsunterschied zwischen der Eingangsspannung und der Spannung am Referenzspannungsanschluss VRI gering ist, insbesondere unterhalb der Durchlassspannung der Dioden, wird jeweils eine der Dioden im Sperrbereich und die andere der Dioden sozusagen im Widerstandsbereich mit geringem, vernachlässigbarem Strom betrieben, was in dem hohen Widerstandswert resultiert.
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Das Eingangssignal IN wird von der Verstärkerschaltung AMP zu dem Ausgangssignal OUT am Verstärkeraungang 125 beziehungsweise am Ausgang 120 des Mikrofonverstärkers 100 verstärkt. Dabei kann der Verstärkungsfaktor der Verstärkerschaltung AMP auch im Bereich von 1 liegen, sodass im Wesentlichen eine Impedanzwandlung des Mikrofonsignals beziehungsweise Eingangssignals IN vorliegt. Der Dynamikbereich, in dem die Verstärkerschaltung AMP das Eingangssignal IN sinnvoll verstärken kann, ist begrenzt. Innerhalb dieses Dynamikbereichs liegt für die Verstärkerschaltung ein bestimmungsgemäßer Betrieb vor. Wenn das Eingangssignal IN jedoch Pegel aufweist, welche außerhalb dieses Dynamikbereichs liegen, kann üblicherweise keine sinnvolle beziehungsweise ausreichende Verstärkung des Eingangssignals IN durchgeführt werden, beispielsweise begrenzt durch eine Versorgungsspannung. In diesem Fall, bei dem kein bestimmungsgemäßer Betrieb vorliegt, liegt in der Verstärkerschaltung AMP ein Überlastzustand vor.
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Ein solcher Überlastzustand kann beispielsweise in einer Einschaltphase des Mikrofonverstärkers auftreten. Dies ist beispielsweise dadurch bedingt, dass eine steigende Spannung an der Ladungspumpe QP die Spannung am Mikrofonanschluss 110 anhebt und den Verstärkereingang 115 dadurch in eine Überlastsituation zwingt. Ein Überlastzustand in der Verstärkerschaltung AMP kann auch auftreten, wenn das MEMS-Mikrofon 200 einer erhöhten mechanischen Belastung ausgesetzt ist. Im regulären Betrieb des Mikrofonverstärkers 100 kann ein Überlastzustand auch auftreten, wenn sehr laute Audiosignale von dem MEMS-Mikrofon 200 aufgenommen werden.
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Die Spannung, die zu dem Überlastzustand führt, ist in der Kapazität des MEMS-Mikrofons 200 gespeichert. Theoretisch klingt diese Spannung nach einer gewissen Zeit über das Widerstandselement R1 ab, bis das Eingangssignal IN wieder im vorgesehenen Dynamikbereich liegt. Durch den sehr großen Widerstandswert des Widerstandselements R1 und die Kapazität des MEMS-Mikrofons 200, die beispielsweise im Bereich von einigen Pico-Farad liegt, ergibt sich jedoch eine sehr große Zeitkonstante, welche beispielsweise deutlich im zweistelligen Sekundenbereich liegt. Um den Überlastzustand schneller beseitigen zu können, kann der Verstärkereingang 115 über das Schaltelement SW unmittelbar niederohmig mit dem Referenzspannungsanschluss VRI verbunden werden, sodass sich eine deutlich kleinere Zeitkonstante für die Entladung der Kapazität des MEMS-Mikrofons 200 ergibt. Damit ist bei geschlossenem Schaltelement SW nahezu unmittelbar eine Beseitigung des Überlastzustands möglich.
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Zum Feststellen des Überlastzustands ist die Überlastschaltung OLC vorgesehen, die eingerichtet ist, den Überlastzustand in der Verstärkerschaltung AMP zu detektieren und ein entsprechendes Detektionssignal DOL an die Rücksetzlogikschaltung RL abzugeben, die von der Überlastschaltung OLC umfasst ist. Die Rücksetzlogikschaltung RL ist insbesondere eingerichtet, das Rücksetzsignal RST erst dann an das Schaltelement SW zum Schließen desselben abzugeben, wenn der Überlastzustand für länger als eine vorgegebene Zeitspanne detektiert ist, also das Überlastdetektionssignal DOL länger als die vorgegebene Zeitspanne vorliegt. Durch das Rücksetzen der Verstärkerschaltung AMP wird kurzzeitig kein verstärktes Mikrofonsignal am Verstärkerausgang 125 abgegeben. Dies ist beispielsweise während einer Einschaltphase oder beim Auftreten unerwarteter mechanischer Belastung des Mikrofons 200 wünschenswert. Wenn der Übelrastzustand jedoch aus einem kurzzeitigen, lauten Audiosignal resultiert, welches insbesondere in einem gewünschten Frequenzbereich liegt, kann auf ein Rücksetzen der Verstärkerschaltung AMP auch verzichtet werden, da ein solcher Überlastzustand in der Regel auch ohne Rücksetzen wieder wegfällt.
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Die vorgegebene Zeitspanne kann daher so bemessen werden, dass beispielsweise Signale, welche eine Frequenz aufweisen, die überhalb einer unteren Grenzfrequenz der Verstärkerschaltung AMP liegt, auch bei kritischem Pegel, der kurzzeitig zu einem Überlastzustand führt, kein Rücksetzen der Verstärkerschaltung AMP auslösen.
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2 zeigt eine mögliche Ausführungsform einer Rücksetzlogikschaltung RL. Die Rücksetzlogikschaltung RL umfasst in dieser Ausführungsform eine Zählerschaltung CTR mit einem Eingang ENABLE zum Auslösen eines Zählvorgangs, einem invertierten Eingang RESET zum Rücksetzen eines Zählerstands auf einen Anfangswert und einen Takteingang CLK zur Zuführung eines Taktsignals. Ein aktueller Zählerwert wird an einem Ausgang COUT der Zählerschaltung CTR an einen Zählvergleicher CP1 abgegeben. Der Zählvergleicher CP1 ist eingerichtet, das Rücksetzsignal RST zum Schließen des Schaltelements SW abzugeben, wenn der aktuelle Zählerstand größer als ein Grenzwert n ist. Dementsprechend wird in der Zählerschaltung CTR der Zählerwert solange auf einen Anfangswert, beispielsweise 0, zurückgesetzt beziehungsweise auf diesem Anfangswert gehalten, solange das Überlastdetektionssignal DOL einen niedrigen Pegel hat und dadurch am invertierten Eingang RESET mit hohem Pegel anliegt. Sobald der Überlastzustand vorliegt und das Überlastdetektionssignal DOL einen hohen Pegel aufweist, beginnt ein Erhöhen des Zählerstands in der Zählerschaltung CPR in Abhängigkeit des Taktsignals am Eingang CLK. Wenn also das Überlastdetektionssignal COL länger als n Takte des Taktsignals am Eingang ENABLE anliegt, ist die Bedingung im Zählervergleicher CP1 erfüllt, sodass ein Rücksetzen der Verstärkerschaltung AMP durch ein entsprechendes Rücksetzsignal RST ausgelöst wird. Wenn der Überlastzustand kurzzeitig nicht mehr vorliegt, wird der Zählerstand zurückgesetzt und ein neuer Zählvorgang wird beim Auftreten des nächsten Überlastzustandes angefangen.
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3 zeigt ein beispielhaftes Signal-Zeitdiagramm von Signalen innerhalb des Mikrofonverstärkers 100, anhand dessen das zeitabhängige Rücksetzen der Verstärkerschaltung 115 erläutert werden soll. In dem Signalzeitdiagramm ist ein Signalverlauf des Eingangssignals IN, ein resultierender Verlauf des Überlastdetektionssignals DOL sowie ein Verlauf des Rücksetzsignals RST dargestellt. In jeweiligen Phasen PH1, PH3 und PH5 liegt das Eingangssignal IN unterhalb einer Überlastschwelle, resultierend in einem niedrigen Pegel des Überlastdetektionssignals DOL. In den übrigen Phasen PH2, PH4 und PH6 liegt das Eingangssignal IN überhalb der Überlastschwelle, sodass ein Überlastzustand vorliegt und das Überlastdetektionssignal DOL einen hohen Pegel annimmt.
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Nachdem in der Phase PH2 das Überlastdetektionssignal DOL länger als die vorgegebene Zeitspanne vorliegt, wird durch die Rücksetzlogikschaltung RL das Rücksetzsignal RST kurzzeitig auf einen hohen Pegel gesetzt, um die Verstärkerschaltung AMP zurückzusetzen, was nahezu unmittelbar zum Rückführen des Eingangssignals IN unterhalb der Überlastschwelle führt. Hingegen liegt das Überlastdetektionssignal DOL in der Phase PH4 nur für einen Zeitraum an, der kürzer als die vorgegebene Zeitspanne ist, sodass kein Rücksetzen der Verstärkerschaltung AMP ausgelöst wird. In der Phase PH6 wiederum wird die vorgegebene Zeitspanne erreicht und ein entsprechendes Rücksetzsignal RST mit hohem Pegel erzeugt.
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Die vorgegebene Zeitspanne ergibt sich, wie zuvor angesprochen, beispielsweise aus einer unteren Grenzfrequenz, die von der Verstärkerschaltung AMP verarbeitet werden soll. Beispielsweise wird im Audiobereich diese Grenzfrequenz auf 20 Hz gelegt, was einer Periodendauer von 50 ms beziehungsweise der Dauer einer Halbwelle von 25 ms entspricht. Da bei sinusförmigen Schwingungen im Bereich der Nulldurchgänge ein Überschreiten der Überlastschwelle wegen der deutlich höheren Maximalamplitude vernachlässigt werden kann, kann als Grenzbedingung beispielsweise gewählt werden, dass die Hälfte der Maximalamplitude höher als die Überlastschwelle ist. Dies ist bei einer Sinusform beispielsweise während etwa zwei Drittel der Dauer der Halbwelle der Fall, sodass sich als vorgegebene Zeitspanne in etwa 16 ms ergeben. Dieser Wert kann beim Verwenden einer Rücksetzlogikschaltung RL, wie in 2 beschrieben, über eine Taktfrequenz des Taktsignals in einen entsprechenden Zählerwert bzw. Grenzwert n umgesetzt werden. Die beispielhaft angegebene Zeitspanne von 16 ms ist keineswegs beschränkend zu verstehen, sondern soll lediglich erläutern, auf welche Weise sich eine vorgegebene Zeitspanne beispielsweise aus einer vorgegebenen Grenzfrequenz ermitteln lässt.
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Das Vorliegen eines Überlastzustands kann auf verschiedene Arten detektiert werden. Zudem ist es möglich, dass der Mikrofonverstärker mit einer Zwei-Drahtschnittstelle oder mit einer Drei-Drahtschnittstelle ausgestattet ist. Die Anzahl der Kontakte der Schnittstelle bestimmt beispielsweise auch den Aufbau und das Verhalten der Verstärkerschaltung AMP. Vorzugsweise wird das Vorliegen eines Überlastzustands auf der Basis eines Detektionssignals an einem Knotenpunkt in der Verstärkerschaltung AMP detektiert, welcher unterschiedlich von dem Verstärkerreingang 115 und dem Verstärkerausgang 125 ist.
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4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Verstärkerschaltung AMP, der insbesondere bei einem Mikrofonverstärker mit einer Drei-Drahtschnittstelle eingesetzt werden kann. Ein erster Kontakt ist hierbei der Verstärkerausgang 125 beziehungsweise der Ausgang des Mikrofonverstärkers 120. Ein zweiter und ein dritter Kontakt der Schnittstelle sind durch Bezugspotentialanschlüsse VDDA, VSSA gebildet. An dem Anschluss VDDA wird beispielsweise eine Versorgungsspannung bereitgestellt, während am Anschluss VSSA ein Massepotential zur Verfügung gestellt wird. In der Verstärkerschaltung AMP ist zwischen den Bezugspotentialanschlüssen VDDA, VSSA eine Serienschaltung zweier p-Kanal-Feldeffekttransistoren T1, T2 und eines Widerstands R2 vorgesehen. Ein Gateanschluss des Transistors T1, der als Eingangstransistor vorgesehen ist, ist mit dem Verstärkereingang 115 zur Zuführung des Eingangssignals IN verbunden. Ein Knotenpunkt zwischen den Transistoren T1, T2 bildet den Verstärkerausgang 125 zur Abgabe des verstärkten Ausgangssignals OUT. Der Gateanschluss des Transistors T2 ist mit einem Knotenpunkt N1 verbunden, der mit einem invertierenden Eingang eines Vergleichers CP2 gekoppelt ist. Am nichtinvertierenden Eingang des Vergleichers CP2 liegt eine Überlastreferenzspannung VRO an. Am Ausgang des Vergleichers CP2 wird das Überlastdetektionssignal DOL abgegeben. Der Vergleicher CP2 ist dementsprechend Bestandteil der Überlastschaltung OLC, wie in 1 dargestellt.
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Im Betrieb der Verstärkerschaltung AMP arbeitet der Transistor T2 als gesteuerte Stromquelle, welche einen Strom für den Transistor T1 beziehungsweise das Ausgangssignal OUT zur Verfügung stellt. Eine Steuerung der Stromquelle erfolgt in bekannter Weise beispielsweise auf Basis des Eingangssignals IN. Beispielsweise ist die Spannung am Knotenpunkt N1 in einem normalen Betriebszustand stets mehr als 100 mV über der Spannung am Bezugspotentialanschluss VSSA. Im Überlastfall wird der Transistor T2 voll aufgesteuert, wodurch die Spannung am Knotenpunkt N1 abfällt, beispielsweise auf einen Wert von etwa 50 mV oder kleiner oberhalb der Spannung am Bezugspotentialanschluss VSSA. Bei entsprechender Wahl der Überlastreferenzspannung VRO wird also das Überlastdetektionssignal DOL auf einen hohen Pegel gesetzt, wenn die Spannung am Knotenpunkt N1 die gewählte Überlastreferenzspannung VRO unterschreitet.
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Es ist beispielsweise effizienter, die Spannung am Knotenpunkt N1 zu überwachen als eine direkte Überwachung der Spannung des Ausgangssignals OUT. Aufgrund der Verstärkung des Transistors T2 ändert sich nämlich die Gatespannung am Knotenpunkt N1 zwischen einem normalen Betrieb und dem Überlastzustand deutlicher als die Spannung des Ausgangssignals OUT. Dadurch wird eine präzisere Detektion eines Überlastzustands möglich.
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Der Vergleicher CP2 kann auch anders ausgeführt werden, um das Absinken der Spannung am Knotenpunkt N1 zu detektieren. Beispielsweise weist der Vergleicher CP2 intern einen Offset auf, der durch einen bewusst gewählten unsymmetrischen Aufbau des Vergleichers CP2 erreicht wird. In diesem Fall kann auf das Vorsehen einer gesonderten Überlastreferenzspannung VRO verzichtet werden.
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In weiteren Ausgestaltungsformen kann auch die Spannung am Knotenpunkt N2 zwischen dem Transistor T1 und dem Widerstand R2 überwacht werden, um einen Überlastzustand zu detektieren.
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5 zeigt eine Ausgestaltungsform einer Verstärkerschaltung AMP, die insbesondere für einen Mikrofonverstärker 100 mit einer Zwei-Drahtschnittstelle geeignet ist. Hierbei wird eine Versorgung der Verstärkerschaltung AMP über ein Potential am Verstärkerausgang 125 beziehungsweise am Ausgang 120 des Mikrofonverstärkers 100 zur Verfügung gestellt. Die Verstärkerschaltung AMP basiert bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel auf einer Super-Source-Folger-Schaltung. Der Verstärkereingang 115 zum Zuführen des Eingangssignals IN ist an dem Gateanschluss des Transistors T1 angeschlossen. Der Drainanschluss des Transistors T1 ist über eine Serienschaltung von Widerständen R2, R3 mit dem Bezugspotentialanschluss VSSA verbunden, wobei sich zwischen dem Transistor T1 und dem Widerstand R3 ein Knotenpunkt N3 und zwischen den Widerständen R3, R2 ein Knotenpunkt N4 ergibt. An den Knotenpunkt N3 ist ferner ein Basisanschluss eines Transistors T5 angeschlossen. Der Sourceanschluss des Transistors T1 ist über einen weiteren Widerstand R4 mit dem Verstärkerausgang 125 verbunden. Zur Erzeugung eines konstanten Stroms über der Source-Drain-Strecke des Transistors T1 ist eine Rückkopplung über die Widerstände R2, R3 sowie den Transistor T5 vorgesehen. Der Transistor T5, der beispielsweise als Bipolartransistor ausgebildet ist, ist über seinen Kollektor mit dem Verstärkerausgang 125 verbunden. Ein Transistor T3, der beispielsweise als n-Kanal-Feldeffekttransistor ausgebildet ist, ist über einen Widerstand R5 parallel zu dem Transistor T1 und den Widerständen R2, R3 geschaltet. Der Gateanschluss des Transistors T3 ist mit dem Referenzspannungsanschluss VRI verbunden, wobei das Widerstandsverhältnis der Widerstände R4 und R5 die Verstärkung bestimmt.
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Die in 5 dargestellte, auf einer Super-Source-Folger-Schaltung basierende Schaltung ermöglicht eine Verstärkung von ungefähr 1 bis 10, die durch den zu dem Strompfad des Transistors T1 parallel geschalteten Strompfad des Transistors T5 nahezu unabhängig von der Last am Verstärkerausgang 125 ist.
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Die Verstärkerschaltung AMP weist in diesem Ausführungsbeispiel zudem zwei Vergleicher CP3, CP4 auf, deren nichtinvertierenden Eingänge mit der Überlastreferenzspannung VRO beaufschlagt werden. Der invertierende Eingang des Vergleichers CP3 ist mit dem Knotenpunkt N3 verbunden, während der invertierende Eingang des Vergleichers CP4 mit dem Knotenpunkt N4 verbunden ist. Ein Ausgang des Vergleichers CP3, an dem ein weiteres Überlastdetektionssignal DOL2 anliegt, ist auf einen Eingang eines ODER-Glieds geführt. Ein Ausgang des zweiten Vergleichers C24, an dem das Überlastsignal DOL anliegt, ist über die Rücksetzlogikschaltung RL mit einem weiteren Eingang des ODER-Glieds verbunden. Am Ausgang des ODER-Glieds liegt das Rücksetzsignal RST an.
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Insbesondere bei einer Verstärkerschaltung für eine Zweidrahtschnittstelle können zwei unterschiedliche Überlastzustände unterschieden werden. Bei dem einen Überlastzustand ist wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen, insbesondere für die Dreidrahtschnittstelle, kein bestimmungsgemäßer Betrieb der Verstärkerschaltung AMP möglich. Hierbei wird eine erste Belastung der Verstärkerschaltung erreicht beziehungsweise überschritten. In einem weiteren Überlastzustand wird eine zweite Belastung erreicht beziehungsweise überschritten, die größer beziehungsweise höher ist als die erste Belastung. In diesem Überlastzustand ist die Verstärkerschaltung AMP so stark belastet, insbesondere durch Belastung der Versorgungsspannung, dass auch weitere Schaltungsteile, die mit der Verstärkerschaltung verbunden sind, in Mitleidenschaft gezogen werden können. Dementsprechend ist nicht nur kein regulärer Verstärkungsbetrieb mehr möglich, sondern der Betrieb der Schaltung an sich kann gefährdet sein. Daher ist es in diesem weiteren Überlastzustand mit der höheren Belastung sinnvoll, unmittelbar ein Rücksetzen der Verstärkerschaltung AMP einzuleiten, während für den ersten Überlastzustand mit der niedrigeren ersten Belastung ein zeitabhängiges Rücksetzen ausreichend ist.
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Wenn die Spannung des Eingangssignals IN am Gate des Transistors T1 zu weit nach unten geht, beispielsweise durch eine negative Halbwelle eines amplitudenmäßig zu großen Eingangssignals, fällt die Spannung an den Knotenpunkten N3, N4 ab. Durch den Spannungsteiler, der durch die Widerstände R2, R3 gebildet ist, ist die Spannung am Knotenpunkt N4 kleiner als am Knotenpunkt N3.
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Dementsprechend wird durch die Auswertung der Spannung am Knotenpunkt N4 mit dem Vergleicher CP4 das Vorliegen des ersten überlastzustands überprüft, während mit dem Vergleicher CP3 durch die Auswertung der Spannung am Knotenpunkt N3 das Vorliegen des zweiten Überlastzustands geprüft wird. Insbesondere ist der erste Überlastzustand in jedem Fall erreicht, sobald auch der zweite Überlastzustand im Vergleicher CP3 detektiert wird.
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Wie für das Ausführungsbeispiel in 4 erläutert, kann der Vergleich in den Vergleichern CP3, CP4 mit der Überlastreferenzspannung auch anders durchgeführt werden, beispielsweise wiederum durch unsymmetrischen Aufbau der Vergleicher und daraus resultierendem internen Offset. Die zugrundeliegende Vergleichsspannung kann beispielsweise wiederum bei etwa 50 mV oberhalb des Potentials am Bezugspotentialanschluss VSSA gewählt werden. Das unmittelbare Zurücksetzen der Verstärkerschaltung AMP durch das zweite Überlastdetektianssignal DOL2 und das zeitabhängige zurücksetzen auf Basis des Überlastdetektionssignals DOL ist durch das dargestellte ODER-Glied verwirklicht.
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6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Verstärkerschaltung AMP, die ähnlich wie die in 5 dargestellte Schaltung für eine Zwei-Drahtschnittstelle ausgelegt ist. Bei dieser Ausführungsform ist in dem Strompfad des Transistors T1 ein weiterer Transistor T4 vorgesehen, der zwischen dem Drainanschluss des Transistors T1 und den Widerstand R2 geschaltet ist. Der Transistor T4 dient als Strombegrenzer, der dadurch verhindern soll, dass die Spannung am Verstärkerausgang 125 zu weit abfällt. Die Begrenzung ist gesteuert durch eine Begrenzungsspannung VLIM, die beispielsweise schaltungsintern generiert wird, etwa mit einer Bandgap-Schaltung oder dergleichen.
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Bei der dargestellten Ausführungsform ist wiederum der Vergleicher CP4 vorgesehen, dessen invertierender Eingang mit dem Knotenpunkt N4 oberhalb des Widerstands R2 verbunden ist. Ferner ist ein weiterer Vergleicher CP5 vorgesehen, dessen nichtinvertierender Eingang mit dem Knotenpunkt N3 am Drainanschluss des Transistors T1 verbunden ist, während der invertierende Eingang über eine Offsetspannungsquelle VOFF mit einem Knotenpunkt N5 am Sourceanschluss des Transistors T1 gekoppelt ist. Die Ausgänge der Vergleicher CP4, CP5 sind auf ein ODER-Glied geführt, welches ausgangsseitig ein Überlastdetektionssignal DOL liefert, welches beispielsweise von der Rücksetzlogikschaltung weiter verarbeitet wird.
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Bei dieser Ausführungsform wird ein Überlastzustand an verschiedenen Stellen der Verstärkerschaltung AMP detektiert, wobei das Vorliegen an einer der Stellen ausreicht, um den Überlastzustand festzustellen. Dies ist durch das ODER-Glied realisiert. Beispielsweise wird als zusätzliches beziehungsweise alternatives Kriterium für das Vorliegen eines Überlastzustands die Sourcedrainspannung des Transistors T1 zwischen den Knotenpunkten N5 und N3 überwacht. Wenn diese Sourcedrainspannung beispielsweise unterhalb der Offsetspannung VOFF liegt, kann auf das Vorliegen eines Überlastzustands geschlossen werden. Die Offsetspannung der Offsetspannungsquelle VOFF liegt beispielsweise wiederum bei etwa 50 mV.
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Auf das Vorliegen eines Überlastzustands, der den Betrieb auch weiterer Schaltungsteile beeinträchtigen könnte, kann in diesem Ausführungsbeispiel verzichtet werden, da durch den Transistor T4 eine zu große Belastung der Versorgung am Verstärkerausgang 125 und damit verbunden ein zu großer Spannungsabfall verhindert werden kann.
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In den zuvor dargestellten Ausführungsbeispielen erfolgt der Vergleich des jeweiligen Detektionssignals beispielsweise mit einer festen Spannungsschwelle. Wenn das entsprechende Detektionssignal sich geringfügig um diese Schwelle herum bewegt, kommt es dementsprechend zu keinem kontinuierlichen aktiven Überlastdetektionssignal. Folglich wird insbesondere durch die Rücksetzlogikschaltung RL kein Rücksetzen ausgelöst, da mit jedem Unterschreiten der Schwelle beispielsweise ein Zähler zurückgesetzt wird. Dementsprechend kann es wünschenswert sein, die Auswertung des entsprechenden Detektionssignals mit Hysteresefunktion durchzuführen.
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Beispielsweise wird der Überlastzustand detektiert auf der Basis eines Vergleichs des Detektionssignals mit einem ersten Schwellwert, während die Beendigung des Überlastzustands auf der Basis eines Vergleichs des Detektionssignals mit einem zweiten Schwellwert festgestellt wird. Beispielsweise würde in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen der Überlastzustand detektiert, wenn der Spannungspegel am entsprechenden Knotenpunkt den vorgegebenen ersten Schwellwert unterschreitet, und erst dann wieder als nicht vorliegend festgestellt, wenn ein zweiter, höherer Schwellwert wieder überschritten wird.
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Dies ist beispielsweise in dem Signaldiagramm in 7 dargestellt. Dementsprechend wird das Überlastdetektionssignal DOL auf einen hohen Pegel gesetzt, wenn ein Detektionssignal VS den ersten Schwellwert TH1 unterschreitet, und auf dem niedrigen Pegel gesetzt, wenn das Detektionssignal VS den zweiten Schwellwert TH2 überschreitet.
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Diese Funktionalität lässt sich beispielsweise dadurch erreichen, dass für die jeweiligen Vergleicher CP2, CP3, CP4, CP5 Schmitt-Trigger oder Schaltungen mit Schmitt-Trigger eingesetzt werden, welche eine solche Hysteresefunktion implementieren.
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In den zuvor dargestellten Ausführungsbeispielen erfolgt die Detektion eines Überlastzustands lediglich auf der Basis der Auswertung einer Auslenkung des Eingangssignals IN, insbesondere einer zu großen Auslenkung in negativer Richtung für Mikrofonverstärker mit Zwei-Draht-Schnittstellen und in positiver Richtung für Mikrofonverstärker mit Drei-Draht-Schnittstellen. In alternativen Ausführungsformen kann auch eine übermäßige Auslenkung in der jeweils anderen Richtung detektiert werden. Weiterhin ist es möglich, sowohl übermäßige negative Auslenkungen als auch übermäßige positive Auslenkungen des Eingangssignals IN auszuwerten und mit entsprechender Logik, beispielsweise ODER-Verknüpfung, für das Rücksetzen der Verstärkerschaltung AMP zu verwenden. Hierbei können die entsprechenden Grenzen für das positive Überschreiten und das negative Überschreiten auch unterschiedlich gewählt werden, beispielsweise in Abhängigkeit der jeweiligen Belastungsfähigkeit der Verstärkerschaltung.
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8 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer digitalen Mikrofontreiberschaltung 400, welche einen Mikrofonverstärker 100 nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele umfasst. Die Mikrofontreiberschaltung 400 weist dazu beispielsweise die Anschlüsse 110, 111 auf, an die das Mikrofon, insbesondere ein MEMS-Mikrofon 200 anschließbar ist. An den Ausgang 120 des Mikrofonverstärkers 100 ist ein Analog-Digital-Wandler 300 angeschlossen, der das Ausgangssignal OUT, welches in analoger Form vorliegt, in ein digitales Signal umwandelt, um dieses an einen Digitalausgang 410 abzugeben.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Mikrofonverstärker
- 110
- Mikrofonanschluss
- 111
- BIAS-Anschluss
- 115
- Verstärkereingang
- 120
- Ausgang
- 125
- Verstärkerausgang
- 200
- Mikrofon
- 300
- Analog-Digital-Wandler
- 400
- Mikrofontreiberschaltung
- 410
- Digitalausgang
- AMP
- Verstärkerschaltung
- QP
- Ladungspumpe
- RL
- Rücksetzlogikschaltung
- SW
- Schaltelement
- VRI
- Referenzspannungsanschluss
- IN
- Eingangssignal
- CUT
- Ausgangssignal
- DOL, DOL2
- Überlastdetektionssignal
- RST
- Rücksetzsignal
- CTR
- Zählerschaltung
- CP1, CP2, CP3
- Vergleicher
- CP4, CP5
- Vergleicher
- R1, R2, R3, R4, R5
- Widerstandselement
- PH1, PH2, PH3, PH4, PH5, PH6
- Phase
- VDDA, VSSA
- Bezugspotentialanschluss
- T1, T2, T3, T4
- Transistor
- N1, N2, N3, N4, N5
- Knotenpunkt
- VOFF
- Offsetspannung
- VLIM
- Begrenzungsspannung
- TH1, TH2
- Schwellwert
- VS
- Detektionssignal
