DE102014106428A1

DE102014106428A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Steuern einer Verstärkung eines Verstärkers, und Digitalisierungsschaltkreis und Mikrofonbaugruppe

Info

Publication number: DE102014106428A1
Application number: DE201410106428
Authority: DE
Inventors: Dietmar Sträussnigg; Andreas Wiesbauer
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2013-05-15
Filing date: 2014-05-08
Publication date: 2014-11-20
Anticipated expiration: 2034-05-09
Also published as: CN104168024B; KR20140135128A; DE102014106428B4; US20140341397A1; KR101710751B1; US9425757B2; CN104168024A

Abstract

Ein Controller (400) zum Steuern einer Verstärkung eines Verstärkers zum Verstärken eines hoch-dynamischen Signals (202) für einen Analog-Digital-Wandler umfasst eine Eingangsschnittstelle, die dafür ausgelegt ist, eine Darstellung des hoch-dynamischen Signals (202) zu empfangen, und einen Signalkomprimierer (410), der dafür ausgelegt ist, eine Niedrigamplitudendarstellung (408) des hoch-dynamischen Signals (202) zu erzeugen, wobei die Niedrigamplitudendarstellung (408) eine kleinere Signalamplitude aufweist als das hoch-dynamische Signal (202). Ein Komparator (416) ist dafür ausgelegt, die Signalamplitude der Niedrigamplitudendarstellung (408) mit einer zuvor festgelegten Schwelle zu vergleichen, und eine Ausgangsschnittstelle (404) ist dafür ausgelegt, ein Steuersignal (402) in den Verstärker einzuspeisen, wobei das Steuersignal (402) dafür ausgelegt ist, die Verstärkung des Verstärkers so zu steuern, dass die Verstärkung verringert wird, wenn die Signalamplitude der Niedrigamplitudendarstellung (408) die zuvor festgelegte Schwelle übersteigt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Ausführungsformen betreffen eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern einer Verstärkung eines Verstärkers, zum Beispiel zum Steuern eines Verstärkers, der innerhalb eines Digitalisierungsschaltkreises einer Mikrofonbaugruppe verwendet wird.
HINTERGRUND
Anwendungen, in denen eine Verstärkung eines variablen Verstärkers gesteuert werden soll, sind mannigfaltig. In Digitalisierungsschaltkreisen können variable Verstärker dafür verwendet werden, ein analoges Signal für einen anschließenden Analog-Digital-Wandler vorzuverstärken. Wenn die zu digitalisierenden analogen Signale einen hohen Dynamikbereich haben, was einer Amplitude entspricht, die um einen erheblichen Betrag variiert, so kann es notwendig sein, die Verstärkung des Verstärkers so zu justieren, dass der Analog-Digital(A/D)-Wandler nicht außerhalb seines Dynamikbereichs betrieben wird. Das heißt, eine Sättigung des A/D-Wandlers sollte vermieden werden. Eine Sättigung des A/D-Wandlers kann durch eine Inspektion des durch den A/D-Wandler ausgegebenen digitalen Signals detektiert werden. Wenn anschließende Abtastungen des digitalen Signals den maximalen digitalen Wert des A/D-Schaltkreises haben, so kann man annehmen, dass der A/D-Wandler mit einem analogen Signal betrieben wird, dessen Amplitude die Kapazität oder den Bereich des A/D-Wandlers übersteigt. Selbst wenn man kompliziertere Kriterien im digitalen Bereich anlegen könnte, wie zum Beispiel prädiktive Filter zum Detektieren, dass der A/D-Wandler kurz vor der Sättigung steht, dauert die Detektion unter Umständen zu lange, um Sättigung zu vermeiden, insbesondere in Gegenwart von Signalen mit einem hohen Dynamikbereich und hohen Anstiegsgeschwindigkeiten. Signale mit hohen Anstiegsgeschwindigkeiten haben eine Amplitude, die über kurze Zeiträume stark variiert. Darum ist es unter Umständen nicht möglich, die Verstärkung eines Verstärkers rechtzeitig genug anzupassen, um eine Sättigung des A/D-Wandlers zu vermeiden, was zu einer Verschlechterung der Signalqualität im digitalen Bereich führen kann, zum Beispiel, wenn ein Signal eines Mikrofons digitalisiert werden muss. Das kann zum Beispiel sogar dazu führen, dass ein Zuhörer die Stimme eines Sprechers nicht mehr verstehen kann, zum Beispiel während einer Podiumsdiskussion oder während einer Telefonkonferenz.
Darum besteht offenkundig Bedarf an der Verbesserung der Steuerung einer Verstärkung eines Verstärkers zum Verstärken eines Signals mit einem hohen Dynamikbereich.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Eine Ausführungsform betrifft einen Controller zum Steuern einer Verstärkung eines Verstärkers zum Verstärken eines hoch-dynamischen Signals für einen Analog-Digital-Wandler, der eine Eingangsschnittstelle umfasst, die dafür ausgelegt ist, eine Darstellung des hoch-dynamischen Signals zu empfangen. Ein Signalkomprimierer des Controllers ist dafür ausgelegt, eine Niedrigamplitudendarstellung des hoch-dynamischen Signals zu generieren, wobei die Niedrigamplitudendarstellung eine kleinere Signalamplitude aufweist als das hoch-dynamische Signal. Ein Komparator ist dafür ausgelegt, die Signalamplitude der Niedrigamplitudendarstellung mit einer zuvor festgelegten Schwelle zu vergleichen, und eine Ausgangsschnittstelle des Controllers ist dafür ausgelegt, ein Steuersignal an den Verstärker auszugeben, das dafür ausgelegt ist, die Verstärkung des Verstärkers zu verringern, wenn die Signalamplitude der Niedrigamplitudendarstellung die zuvor festgelegte Schwelle übersteigt.
Das heißt, eine Niedrigamplitudendarstellung eines hoch-dynamischen Signals wird dafür verwendet, einen Zustand zu bestimmen, bei dem die Verstärkung des Verstärkers geändert wird. Dies kann eine zweckmäßige Anpassung der Verstärkung des Verstärkers selbst für Signale mit einer hohen Anstiegsgeschwindigkeit auf eine kosteneffiziente Weise ohne Inanspruchnahme einer übermäßig großen Halbleiterfläche ermöglichen.
Gemäß einigen weiteren Ausführungsformen umfasst ein Digitalisierungsschaltkreis eine Eingangsschnittstelle, die dafür ausgelegt ist, das hoch-dynamische Signal zu empfangen, sowie einen Verstärker, der dafür ausgelegt ist, das hoch-dynamische Signal zu empfangen und eine verstärkte Darstellung des hoch-dynamischen Signals auszugeben, wobei der Verstärker durch eine Ausführungsform eines Controllers zum Steuern der Verstärkung gesteuert wird. Die Verwendung eines Controllers, der einen Zustand ableitet, bei dem eine Verstärkung des Verstärkers auf der Basis einer Niedrigamplitudendarstellung des hoch-dynamischen Signals zu justieren ist, kann die Verwendung einer einzelnen Ausführungsform eines Digitalisierungsschaltkreises zum Digitalisieren analoger Signale aus nahezu beliebigen Quellen ohne die Notwendigkeit einer Anpassung des A/D-Wandlers an die konkrete Implementierung ermöglichen.
Gemäß weiteren Ausführungsformen umfasst eine Mikrofonbaugruppe ein Mikrofon, das dafür ausgelegt ist, ein hoch-dynamisches Signal an seinem Ausgang zu erzeugen, sowie eine Ausführungsform eines Digitalisierungsschaltkreises zum Erzeugen einer digitalen Darstellung des hoch-dynamischen Signals. Dies kann das Digitalisieren eines Mikrofonsignals ohne Verzerrung ermöglichen, selbst wenn der zu digitalisierende Ton einen extrem hohen Schalldruck(SD)-Pegel(SDP) oder SDP-Variation hat. Des Weiteren kann dies die Möglichkeit eröffnen, integrierte Geräte herzustellen, die Mikrofone aufweisen, die dank ihrer Bauweise Signale mit einem inhärent hohen Dynamikbereich erzeugen, wie zum Beispiel einige Micro-Mechanical-System(MEMS)-Mikrofone.
Eine weitere Ausführungsform einer Mikrofonbaugruppe umfasst ein Mikrofon, das dafür ausgelegt ist, ein hoch-dynamisches Signal an einem ersten Ausgang und eine Niedrigamplitudendarstellung des hoch-dynamischen Signals an einem zweiten Ausgang bereitzustellen. Das heißt, ein zu verstärkendes Signal wird durch das Mikrofon ausgegeben, und gleichzeitig wird durch dasselbe Mikrofon noch eine Niedrigamplitudendarstellung des zu verstärkenden und zu digitalisierenden hoch-dynamischen Signals erzeugt. Dies kann die Verwendung einer besonders kosteneffizienten Implementierung eines Digitalisierungsschaltkreises ermöglichen, indem eine Niedrigamplitudendarstellung direkt erzeugt wird, ohne sie innerhalb des Digitalisierungsschaltkreises selbst erzeugen zu müssen. Dieser Nutzeffekt kann ohne zusätzliche Kosten realisiert werden, zum Beispiel durch die entsprechende Bereitstellung eines MEMS-Mikrofons.
Eine Ausführungsform eines Controllers zum Steuern einer Verstärkung eines Verstärkers zum Verstärken eines hoch-dynamischen Signals für einen Analog-Digital-Wandler umfasst: eine Eingangsschnittstelle, die dafür ausgelegt ist, eine Darstellung des hoch-dynamischen Signals zu empfangen; einen Signalkomprimierer, der dafür ausgelegt ist, eine Niedrigamplitudendarstellung des hoch-dynamischen Signals zu erzeugen, wobei die Niedrigamplitudendarstellung eine kleinere Signalamplitude aufweist als das hoch-dynamische Signal; einen Komparator, der dafür ausgelegt ist, die Signalamplitude der Niedrigamplitudendarstellung mit einer zuvor festgelegten Schwelle zu vergleichen; und eine Ausgangsschnittstelle, die dafür ausgelegt ist, ein Steuersignal an den Verstärker auszugeben, wobei das Steuersignal dafür ausgelegt ist, die Verstärkung des Verstärkers so zu steuern, dass die Verstärkung verringert wird, wenn die Signalamplitude der Niedrigamplitudendarstellung die zuvor festgelegte Schwelle übersteigt.
Eine Ausführungsform des Komparators umfasst des Weiteren einen Digitalisierungsschaltkreis, wobei der Digitalisierungsschaltkreis dafür ausgelegt ist, eine digitale Darstellung der Niedrigamplitudendarstellung zu erzeugen.
In einer Ausführungsform des Controllers ist das hoch-dynamische Signal ein analoges Signal, das durch ein Mikrofon ausgegeben wird.
Eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Steuern einer Verstärkung eines Verstärkers zum Verstärken eines hoch-dynamischen Signals für einen Analog-Digital-Wandler umfasst Folgendes: Empfangen einer Darstellung des hoch-dynamischen Signals; Erzeugen einer Niedrigamplitudendarstellung des hoch-dynamischen Signals, wobei die Niedrigamplitudendarstellung eine kleinere Signalamplitude aufweist als das hoch-dynamische Signal; Vergleichen der Signalamplitude der Niedrigamplitudendarstellung mit einer zuvor festgelegten Schwelle; und wenn die Signalamplitude der Niedrigamplitudendarstellung die zuvor festgelegte Schwelle übersteigt, Erzeugen eines Steuersignals für den Verstärker, wobei das Steuersignal dafür ausgelegt ist, die Verstärkung des Verstärkers so zu steuern, dass die Verstärkung verringert wird.
In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Bestimmen das Erzeugen einer digitalen Darstellung der Niedrigamplitudendarstellung.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist das hoch-dynamische Signal ein analoges Signal, das durch ein Mikrofon ausgegeben wird.
Eine Ausführungsform eines Digitalisierungsschaltkreises zum Erzeugen einer digitalen Darstellung eines hoch-dynamischen Signals umfasst eine Eingangsschnittstelle, die dafür ausgelegt ist, das hoch-dynamische Signal zu empfangen; einen Verstärker, der dafür ausgelegt ist, das hoch-dynamische Signal zu empfangen und eine verstärkte Darstellung des hoch-dynamischen Signals auszugeben, wobei der Verstärker eine steuerbare Verstärkung hat; einen Analog-Digital-Wandler, der dafür ausgelegt ist, eine digitale Darstellung der verstärkten Darstellung zu erzeugen; und einen Controller zum Steuern der Verstärkung des Verstärkers, wobei der Controller Folgendes umfasst: eine Eingangsschnittstelle, die dafür ausgelegt ist, eine Niedrigamplitudendarstellung des hoch-dynamischen Signals zu empfangen; einen Komparator, der dafür ausgelegt ist, die Signalamplitude der Niedrigamplitudendarstellung mit einer zuvor festgelegten Schwelle zu vergleichen; und eine Ausgangsschnittstelle, die dafür ausgelegt ist, ein Steuersignal an den Verstärker auszugeben, wobei das Steuersignal dafür ausgelegt ist, die Verstärkung des Verstärkers so zu steuern, dass die Verstärkung um einen Skalierungsfaktor verringert wird, wenn die Signalamplitude der Niedrigamplitudendarstellung die zuvor festgelegte Schwelle übersteigt.
In einer Ausführungsform umfasst der Digitalisierungsschaltkreis des Weiteren einen Rekonstruierer, der dafür ausgelegt ist, eine digitale Rekonstruktion des hoch-dynamischen Signals unter Verwendung der digitalen Darstellung zu erzeugen, wobei der Rekonstruierer dafür ausgelegt ist, die Amplitude der digitalen Darstellung um den Skalierungsfaktor zu erhöhen, um die digitale Rekonstruktion zu erzeugen.
In einer Ausführungsform umfasst der Controller des Weiteren einen Signalkomprimierer, der dafür ausgelegt ist, die Niedrigamplitudendarstellung unter Verwendung des hoch-dynamischen Signals zu erzeugen.
In einer Ausführungsform des Digitalisierungsschaltkreises umfasst der Komparator einen Digitalisierungsschaltkreis, wobei der Digitalisierungsschaltkreis dafür ausgelegt ist, eine digitale Darstellung der Niedrigamplitudendarstellung zu erzeugen, wobei eine Auflösung des Digitalisierungsschaltkreises niedriger ist als eine Auflösung des Analog-Digital-Wandlers.
Eine Ausführungsform des Digitalisierungsschaltkreises umfasst des Weiteren ein Hochfrequenzfilter, das mit einem Ausgang des Verstärkers gekoppelt ist, wobei das Hochfrequenzfilter dafür ausgelegt ist, eine gefilterte Darstellung der verstärkten Darstellung in einen Eingang des Analog-Digital-Wandlers einzuspeisen.
Eine Ausführungsform des Digitalisierungsschaltkreises umfasst des Weiteren ein Mikrofon, das mit der Eingangsschnittstelle gekoppelt ist, wobei das Mikrofon dafür ausgelegt ist, das hoch-dynamische Signal zu erzeugen.
In einer Ausführungsform des Digitalisierungsschaltkreises ist das Mikrofon ein Micro-Electro-Mechanical-System-Mikrofon, wobei sich das Mikrofon und der Digitalisierungsschaltkreis auf einem gemeinsamen Halbleitersubstrat befinden.
Eine Ausführungsform einer Mikrofonbaugruppe umfasst ein Mikrofon, wobei das Mikrofon dafür ausgelegt ist, ein hoch-dynamisches Signal als einen Ausgang zu erzeugen; und einen Digitalisierungsschaltkreis zum Erzeugen einer digitalen Darstellung eines hoch-dynamischen Signals, der Folgendes umfasst: eine Eingangsschnittstelle, die mit dem Ausgang des Mikrofons gekoppelt ist und dafür ausgelegt ist, das hoch-dynamische Signal zu empfangen; einen Verstärker, der dafür ausgelegt ist, das hoch-dynamische Signal zu empfangen und eine verstärkte Darstellung des hoch-dynamischen Signals auszugeben, wobei der Verstärker eine steuerbare Verstärkung hat; einen Analog-Digital-Wandler, der dafür ausgelegt ist, eine digitale Darstellung der verstärkten Darstellung zu erzeugen; und einen Controller zum Steuern der Verstärkung des Verstärkers, wobei der Controller Folgendes umfasst: einen Signalkomprimierer, der dafür ausgelegt ist, die Niedrigamplitudendarstellung unter Verwendung des hoch-dynamischen Signals zu erzeugen; einen Komparator, der dafür ausgelegt ist, die Signalamplitude der Niedrigamplitudendarstellung mit einer zuvor festgelegten Schwelle zu vergleichen; und eine Ausgangsschnittstelle, die dafür ausgelegt ist, ein Steuersignal an den Verstärker auszugeben, wobei das Steuersignal dafür ausgelegt ist, die Verstärkung des Verstärkers so zu steuern, dass die Verstärkung um einen Skalierungsfaktor verringert wird, wenn die Signalamplitude der Niedrigamplitudendarstellung die zuvor festgelegte Schwelle übersteigt.
In einer Ausführungsform umfasst die Mikrofonbaugruppe des Weiteren einen Rekonstruierer, der dafür ausgelegt ist, eine digitale Rekonstruktion des hoch-dynamischen Signals unter Verwendung der digitalen Darstellung zu erzeugen, wobei der Rekonstruierer dafür ausgelegt ist, die Amplitude der digitalen Darstellung um den Skalierungsfaktor zu erhöhen, um die digitale Rekonstruktion zu erzeugen.
In einer Ausführungsform der Mikrofonbaugruppe umfasst der Komparator einen Digitalisierungsschaltkreis, wobei der Digitalisierungsschaltkreis dafür ausgelegt ist, eine digitale Darstellung der Niedrigamplitudendarstellung zu erzeugen, wobei eine Auflösung des Digitalisierungsschaltkreises niedriger ist als eine Auflösung des Analog-Digital-Wandlers.
In einer Ausführungsform umfasst die Mikrofonbaugruppe des Weiteren ein Hochfrequenzfilter, das mit einem Ausgang des Verstärkers gekoppelt ist, wobei das Hochfrequenzfilter dafür ausgelegt ist, eine gefilterte Darstellung der verstärkten Darstellung in einen Eingang des Analog-Digital-Wandlers einzuspeisen.
In einer Ausführungsform der Mikrofonbaugruppe ist das Mikrofon ein Micro-Electro-Mechanical-System-Mikrofon, wobei sich das Mikrofon und der Digitalisierungsschaltkreis auf einem gemeinsamen Halbleitersubstrat befinden.
Eine Ausführungsform einer Mikrofonbaugruppe umfasst ein Mikrofon, wobei das Mikrofon dafür ausgelegt ist, ein hoch-dynamisches Signal an einem ersten Ausgang und eine Niedrigamplitudendarstellung des hoch-dynamischen Signals an einem zweiten Ausgang zu erzeugen; und einen Digitalisierungsschaltkreis zum Erzeugen einer digitalen Darstellung des hoch-dynamischen Signals, der Folgendes umfasst: einen ersten Eingangsschnittstelle, die mit dem ersten Ausgang gekoppelt ist, des Mikrofons und dafür ausgelegt ist, das hoch-dynamische Signal zu empfangen; einen Verstärker, der dafür ausgelegt ist, das hoch-dynamische Signal zu empfangen und eine verstärkte Darstellung des hoch-dynamischen Signals auszugeben, wobei der Verstärker eine steuerbare Verstärkung hat; einen Analog-Digital-Wandler, der dafür ausgelegt ist, eine digitale Darstellung der verstärkten Darstellung zu erzeugen; und einen Controller zum Steuern der Verstärkung des Verstärkers, wobei der Controller Folgendes umfasst: eine zweite Eingangsschnittstelle, die mit dem zweiten Ausgang des Mikrofons gekoppelt ist und dafür ausgelegt ist, die Niedrigamplitudendarstellung zu empfangen; einen Komparator, der dafür ausgelegt ist, die Signalamplitude der Niedrigamplitudendarstellung mit einer zuvor festgelegten Schwelle zu vergleichen; und eine Ausgangsschnittstelle, die dafür ausgelegt ist, ein Steuersignal an den Verstärker auszugeben, wobei das Steuersignal dafür ausgelegt ist, die Verstärkung des Verstärkers so zu steuern, dass die Verstärkung um einen Skalierungsfaktor verringert wird, wenn die Signalamplitude der Niedrigamplitudendarstellung die zuvor festgelegte Schwelle übersteigt.
Eine Ausführungsform der Mikrofonbaugruppe umfasst des Weiteren einen Rekonstruierer, der dafür ausgelegt ist, eine digitale Rekonstruktion des hoch-dynamischen Signals unter Verwendung der digitalen Darstellung zu erzeugen, wobei der Rekonstruierer dafür ausgelegt ist, die Amplitude der digitalen Darstellung um den Skalierungsfaktor zu erhöhen, um die digitale Rekonstruktion zu erzeugen.
In einer Ausführungsform der Mikrofonbaugruppe umfasst der Komparator einen Digitalisierungsschaltkreis, wobei der Digitalisierungsschaltkreis dafür ausgelegt ist, eine digitale Darstellung der Niedrigamplitudendarstellung zu erzeugen, wobei eine Auflösung des Digitalisierungsschaltkreises niedriger ist als eine Auflösung des Analog-Digital-Wandlers.
In einer Ausführungsform der Mikrofonbaugruppe ist ein Hochfrequenzfilter mit einem Ausgang des Verstärkers gekoppelt, wobei das Hochfrequenzfilter dafür ausgelegt ist, eine gefilterte Darstellung der verstärkten Darstellung in einen Eingang des Analog-Digital-Wandlers einzuspeisen.
In einer Ausführungsform der Mikrofonbaugruppe ist das Mikrofon ein Micro-Electro-Mechanical-System-Mikrofon, wobei sich das Mikrofon und der Digitalisierungsschaltkreis auf einem gemeinsamen Halbleitersubstrat befinden.
In einer Ausführungsform der Mikrofonbaugruppe umfasst das Mikrofon eine Membran mit mindestens einem ersten und einem zweiten unabhängigen Membranbereich, wobei der erste Membranbereich mit dem ersten Ausgang gekoppelt ist, und wobei der zweite Membranbereich mit dem zweiten Ausgang gekoppelt ist.
In einer Ausführungsform der Mikrofonbaugruppe umgibt der zweite Membranbereich den ersten Membranbereich.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Im Folgenden werden einige Ausführungsformen von Vorrichtungen und/oder Verfahren lediglich beispielhaft und mit Bezug auf die beiliegenden Figuren beschrieben, in denen Folgendes zu sehen ist:
1 veranschaulicht eine Ausführungsform eines Controllers zum Steuern einer Verstärkung eines Verstärkers zum Verstärken eines hoch-dynamischen Signals für einen Analog-Digital-Wandler.
2 veranschaulicht eine Ausführungsform einer Mikrofonbaugruppe, die eine Ausführungsform eines Digitalisierungsschaltkreises und eine Ausführungsform eines Controllers umfasst.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Mikrofonbaugruppe.
4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Mikrofonbaugruppe.
5 zeigt ein Schaltbild, welches schematisch das MEMS-Mikrofon veranschaulicht, das in der Ausführungsform von 4 verwendet wird.
6 zeigt eine Veranschaulichung eines Signal-Rausch-Verhältnisses, die komprimierte und dekomprimierte Signale vergleicht.
7 zeigt ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Steuern einer Verstärkung eines Verstärkers.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Verschiedene Ausführungsbeispiele werden nun vollständiger mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen einige Ausführungsbeispiele veranschaulicht sind. In den Figuren können die Dicken von Linien, Schichten und/oder Regionen zur besseren Erkennbarkeit überhöht dargestellt sein.
Obgleich sich Ausführungsbeispiele zu verschiedenen Modifizierungen und Alternativen eignen, werden Ausführungsformen davon beispielhaft in den Figuren gezeigt und im vorliegenden Text ausführlich beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass nicht beabsichtigt ist, die Ausführungsbeispiele auf die konkret offenbarten Formen zu beschränken, sondern dass die Ausführungsbeispiele vielmehr alle Modifizierungen, Äquivalente und Alternativen erfassen sollen, die in den Schutzumfang der Offenbarung fallen. Gleiche Bezugszahlen beziehen sich in der Beschreibung der Figuren stets auf gleiche oder ähnliche Elemente.
Wenn zum Ausdruck gebracht wird, dass ein Element mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ ist, so kann es mit dem anderen Element direkt verbunden oder gekoppelt sein, oder es können dazwischenliegende Elemente vorhanden sein. Wenn hingegen gesagt wird, dass ein Element mit einem anderen Element „direkt verbunden“ oder „direkt gekoppelt“ ist, so gibt es keine dazwischenliegenden Elemente. Andere Wörter, die zum Beschreiben der Beziehung zwischen Elementen verwendet werden, sind in gleicher Weise zu interpretieren (beispielsweise „zwischen“ im Vergleich zu „direkt zwischen“, „benachbart“ im Vergleich zu „direkt benachbart“ usw.).
Die im vorliegenden Text verwendete Terminologie dient nur dem Beschreiben konkreter Ausführungsformen; es besteht nicht die Absicht, die Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele zu beschränken. Im Sinne des vorliegenden Textes beinhalten die Einzahlformen „ein“ und „eine“ sowie „der/die/das“ auch die Mehrzahlbedeutungen, solange der Kontext nicht eindeutig ein anderes Verständnis verlangt. Es versteht sich des Weiteren, dass die Begriffe „umfasst“, „umfassen“, „enthält“ und/oder „einschließlich“ im Sinne des vorliegenden Textes das Vorhandensein angegebener Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten spezifizieren, aber nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung eines oder mehrerer anderer Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen.
Sofern nicht anders bestimmt, haben alle Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe), die im vorliegenden Text verwendet werden, die gleiche Bedeutung, in der sie vom Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, zu dem die Ausführungsbeispiele gehören, verstanden werden. Es versteht sich des Weiteren, dass Begriffe, beispielsweise solche, die in häufig verwendeten Wörterbüchern definiert sind, in einem Sinne zu interpretieren sind, der ihrer Bedeutung im Kontext des jeweiligen technischen Gebietes entspricht, und nicht in einem idealisierten oder übertrieben formalen Sinn, sofern im vorliegenden Text nicht ausdrücklich eine andere Definition gegeben wird.
1 zeigt eine Ausführungsform eines Controllers 400 zum Steuern einer Verstärkung eines Verstärkers zum Verstärken eines hoch-dynamischen Signals für einen Analog-Digital-Wandler. Der Controller 400 umfasst eine Eingangsschnittstelle 414, die dafür ausgelegt ist, eine Darstellung des hoch-dynamischen Signals 202 (eine Darstellung des hoch-dynamischen Signals) zu empfangen. Ein Signalkomprimierer 410 ist dafür ausgelegt, eine Niedrigamplitudendarstellung 408 des hoch-dynamischen Signals 202 zu erzeugen, wobei die Niedrigamplitudendarstellung 408 eine kleinere Signalamplitude aufweist als das hoch-dynamische Signal 202. Ein Komparator 416 ist dafür ausgelegt, die Signalamplitude der Niedrigamplitudendarstellung 408 mit einer zuvor festgelegten Schwelle zu vergleichen. Der Controller 400 umfasst des Weiteren eine Ausgangsschnittstelle 404, die dafür ausgelegt ist, ein Steuersignal 402 in den Verstärker einzuspeisen, wobei das Steuersignal 402 dafür ausgelegt ist, die Verstärkung des Verstärkers so zu steuern, dass die Verstärkung verringert wird, wenn die Signalamplitude der Niedrigamplitudendarstellung 408 die zuvor festgelegte Schwelle übersteigt. Das Steuersignal 402 kann in beliebiger Form implementiert werden, zum Beispiel als ein analoges Signal mit einer Amplitude, die der gewünschten Verstärkung entspricht, als ein digitales Signal, das die gewünschte Verstärkung mittels eines digitalen Wertes angibt, ein impulsbreitenmoduliertes Signal oder dergleichen. Allgemein ausgedrückt, soll das Steuersignal 402 jedem beliebigen Signal oder jeder beliebigen Variation einer physikalischen Quantität entsprechen, das bzw. die in der Lage ist, eine Verstärkung eines zugehörigen Verstärkers zu ändern. Das Signal braucht nicht unbedingt über eine leitungsgebundene Verbindung gesendet zu werden, sondern kann statt dessen auch drahtlos gesendet werden, zum Beispiel unter Verwendung eines digitalen Übertragungsprotokolls wie ZIGBEE, Bluetooth, Wireless Local Area Network (WLAN) oder dergleichen. Eine variierende Versorgungsspannung für den Verstärker kann auch ein Steuersignal 402 sein, und zwar in dem Sinne, wie es im vorliegenden Text gebraucht wird, um nur eine weitere Alternative zu nennen. Der Komparator 416 kann eine beliebige Schaltung oder ein beliebiges Bauelement sein, das in der Lage ist, Informationen über eine Signalamplitude der Niedrigamplitudendarstellung festzustellen und die Informationen mit einem zugehörigen Schwellenkriterium zu vergleichen. Zum Beispiel kann der Komparator 416 einen Differenzialverstärker umfassen, der im analogen Bereich arbeitet, um anzuzeigen, wenn die Amplitude der Niedrigamplitudendarstellung 408 eine Bezugsspannung übersteigt, die an einen weiteren Eingang des Differenzialverstärkers angelegt wird. Der Komparator 416 kann auch einen Digitalisierungsschaltkreis umfassen, um die Niedrigamplitudendarstellung 408 zunächst zu digitalisieren und den Vergleich oder eine entsprechende weitere Analyse im digitalen Bereich auszuführen, zum Beispiel unter Verwendung eines Prozessors.
Die volle Funktionalität des Controllers 400 von 1 wird im Folgenden im Kontext der Mikrofonbaugruppe 100 beschrieben, wo eine Ausführungsform eines Controllers 400 dafür verwendet wird, einen Verstärker 302 zu steuern, der ein hoch-dynamisches Signal 202 entsprechend für einen Analog-Digital-Wandler 306 skaliert.
2 zeigt eine Ausführungsform einer Mikrofonbaugruppe 100. Die Mikrofonbaugruppe 100 umfasst ein Mikrofon 200 und einen Digitalisierungsschaltkreis 300. Der Digitalisierungsschaltkreis 300 umfasst einen Verstärker 302, der dafür ausgelegt ist, das hoch-dynamische Signal 202 zu empfangen und eine verstärkte Darstellung 304 des hoch-dynamischen Signals zu erzeugen. Ein Analog-Digital-Wandler 306 ist dafür ausgelegt, eine digitale Darstellung 308 der verstärkten Darstellung 304 zu erzeugen. In der in 2 veranschaulichten konkreten Ausführungsform umfasst der Digitalisierungsschaltkreis 300 des Weiteren ein optionales Filter 310, das dafür ausgelegt ist, die Bandbreite der verstärkten Darstellung 304 zu reduzieren. Das Filter 310 ist optional und ist in dieser konkreten Ausführungsform im analogen Bereich angeordnet. Es können jedoch noch weitere Ausführungsformen implementiert werden, ohne ein Filter 310 zu verwenden, oder alternativ unter Verwendung eines entsprechenden Filters im digitalen Bereich, d. h. nach dem Analog-Digital-Wandler 306. Der Digitalisierungsschaltkreis 300 von 2 umfasst des Weiteren einen optionalen Rekonstruierer 312, der dafür ausgelegt ist, eine digitale Rekonstruktion 314 des hoch-dynamischen Signals 202 an einen Ausgang 316 des Digitalisierungsschaltkreises 300 anzulegen. Da der Rekonstruierer 312 optional ist, können weitere Ausführungsformen von Digitalisierungsschaltkreisen 300 ohne einen Rekonstruierer 312 implementiert werden. Der Digitalisierungsschaltkreis 300 funktioniert im Prinzip folgendermaßen.
Der Verstärker 302 hat eine variable Verstärkung und verstärkt oder skaliert das an seinem Eingang anliegende hoch-dynamische Signal 202. In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass der Begriff „verstärkte Darstellung“ 304, der für das durch den Verstärker 302 ausgegebene Signal verwendet wird, nicht unbedingt so zu verstehen ist, dass die Amplitude der verstärkten Darstellung höher als die Amplitude des zugrundeliegenden hoch-dynamischen Signals selbst ist. Im Gegenteil kann die verstärkte Darstellung auch eine kleinere Amplitude als das ursprüngliche Signal haben, die einem Verstärkungsfaktor oder einem Skalierungsfaktor von kleiner als 1 entspricht. Speziell dann, wenn Hoch-SDP-Signale von MEMS-Mikrofonen zu verarbeiten sind, kann ein Verstärkungsfaktor von kleiner als 1 der übliche Fall sein, um den Analog-Digital-Wandler 306 nicht zu sättigen.
Die verstärkte Darstellung 304, oder letztendlich eine bandbreitengefilterte Darstellung derselben, wird in den A/D-Wandler 306 eingespeist, der so eine digitale Darstellung 308 der verstärkten Darstellung 304 erzeugt. Die digitale Darstellung 308 kann zum Beispiel aus einer aufeinanderfolgenden Anzahl (einem Stream) von digitalen Werten bestehen, welche die verstärkte Darstellung 304 und darum auch das hoch-dynamische Signal 202 darstellen. Ein einzelner digitaler Wert kann zu einem bestimmten Zeitpunkt der Amplitude der verstärkten Darstellung 304 entsprechen. Um den A/D-Wandler 306 nicht zu sättigen, ist der Controller 400 dafür ausgelegt, ein Steuersignal 402 an seinem Ausgang 404 zu erzeugen, wobei das Steuersignal 402 dafür ausgelegt ist, eine Verstärkung des Verstärkers 302 zu steuern. Zum Beispiel kann das Steuersignal 402 einem Skalierungsfaktor 406 entsprechen, der absolut oder relativ angibt, wie viel die momentane Verstärkung von ihrem augenblicklichen Wert verändert (gesenkt oder erhöht) werden sollte. Das heißt, das Steuersignal kann den Verstärker veranlassen, die momentane Verstärkung um einen bestimmten Prozentsatz oder um einen bestimmten Betrag zu senken oder zu erhöhen. Natürlich kann das Steuersignal 402 alternativ auch dafür ausgelegt sein, einen absoluten Gesamtverstärkungswert oder Gesamtskalierungsfaktor anzuzeigen, der auf das hoch-dynamische Signal 202 anzuwenden ist, anstatt eine relative Änderung auszuführen. Das heißt, das Steuersignal kann auch dafür geeignet sein, eine bestimmte Verstärkung, zum Beispiel eine Verstärkung von 0,5, oder ein beliebiges sonstiges Verhältnis von Amplituden des Signals am Ausgang und am Eingang des Verstärkers 302 einzustellen.
Insbesondere wird das Steuersignal so bereitgestellt, dass die Verstärkung verringert wird, wenn die Signalamplitude einer Niedrigamplitudendarstellung 408 des hoch-dynamischen Signals 202 eine zuvor festgelegte Schwelle übersteigt.
Um die Niedrigamplitudendarstellung 408 zu erzeugen, umfasst der Controller 400 von 2 einen Signalkomprimierer 410. Der Signalkomprimierer 410 empfängt als ein Eingangssignal das hoch-dynamische Signal 202 und gibt als ein Ausgangssignal die Niedrigamplitudendarstellung 408 aus. In diesem konkreten Fall wird die Niedrigamplitudendarstellung 408 durch Teilen der Amplitude des hoch-dynamischen Signals 202 durch einen festen Wert K erzeugt. Wie weiter unten noch ausführlich beschrieben wird, können noch weitere Ausführungsformen von Digitalisierungsschaltkreisen Controller 400 ohne einen Signalkomprimierer 410 verkörpern. Die im vorliegenden Text beschriebene Funktionalität kann auch ohne die Verwendung eines Signalkomprimierers 410 innerhalb des Controllers realisiert werden. In einer solchen Ausführungsform kann der Komparator eine Niedrigamplitudendarstellung 408 des zu digitalisierenden Signals durch beliebige andere Mittel empfangen, d. h. unter Verwendung eines speziell konstruierten MEMS-Mikrofons, was mit Bezug auf die 4 und 5 in den folgenden Absätzen beschrieben wird.
Kurz gesagt, verwendet die Ausführungsform von 2 einen Controller 400 zum Steuern einer Verstärkung des Verstärkers 302 dergestalt, dass die Verstärkung verringert wird, wenn die Signalamplitude der Niedrigamplitudendarstellung 408 eine zuvor festgelegte Schwelle übersteigt. Zu diesem Zweck wird das hoch-dynamische Signal 202 durch einen Signalkomprimierer 410 komprimiert, zum Beispiel durch Teilen der Amplitude durch einen zuvor festgelegten Skalierungsfaktor. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann die Niedrigamplitudendarstellung 408 durch beliebige andere Mittel gebildet oder erzeugt werden, die nicht unbedingt mittels Teilung durch einen zuvor festgelegten Faktor funktionieren.
Obgleich das Bestimmen, ob ein Signal den Analog-Digital-Wandler 306 sättigt, auch im digitalen Bereich und auf der Basis der digitalen Darstellung 308 ausgeführt werden kann, erlauben Ausführungsformen, durch Verwenden eines Controllers 400, auch das Bestimmen der erforderlichen Informationen unabhängig von dem A/D-Wandler 306. Das Verwenden einer solchen Topologie vermeidet lange und zeitaufwändige Signalpfade (die zum Beispiel durch die Abtast- und Haltezeiten des A/D-Wandlers oder die Verzögerungen digitaler Filter verursacht werden) und kann darum die Sättigung des A/D-Wandlers 306 vermeiden, wozu es anderenfalls bei hoch-dynamischen Signalen mit hohen Anstiegsgeschwindigkeiten kommen kann.
Das erforderliche Steuersignal für den Verstärker 302 kann mit hoher Effizienz gebildet werden, zum Beispiel unter Inanspruchnahme nur einer geringen Halbleiterfläche und bei geringem Stromverbrauch, da die Leistungsanforderungen der Pegeldetektion oder des Controllers und seiner zugehörigen Schaltungen im Vergleich zum A/D-Wandler 306 niedrig gehalten werden können. Die Pegeldetektion kann im analogen Bereich ausgeführt werden, wie in 2 angedeutet, oder alternativ auch im digitalen Bereich, wie in 3 angedeutet. Das heißt, der Controller 400 der Ausführungsform von 3 umfasst einen weiteren Digitalisierungsschaltkreis 412, um die Niedrigamplitudendarstellung 408 zu digitalisieren. Das heißt, die Pegeldetektion, d. h. der Vergleich einer Amplitude der Niedrigamplitudendarstellung mit der zuvor festgelegten Schwelle, kann auch im digitalen Bereich ausgeführt werden. Aufgrund der beschränkten Anforderungen an den Controller 400 kann ein Digitalisierungsschaltkreis 412 eines Controller 400 kosteneffizienter implementiert werden als der A/D-Wandler 306, und zum Beispiel mit einer viel kleineren Auflösung, und kann trotzdem noch die zusätzlichen Vorteile der Verwendung einer Ausführungsform eines Controllers 400 realisieren. Zum Beispiel kann eine Auflösung von 4 Bits ausreichend sein, was das Erzeugen von 16 verschiedenen Stufen einer variablen Verstärkung des Verstärkers 302 erlaubt.
Bevor wir uns weiteren Ausführungsformen zuwenden, ist anzumerken, dass zwar eine komplette Mikrofonbaugruppe 100 mit Bezug auf 2 beschrieben wird, dass aber bereits individuelle Komponenten der Mikrofonbaugruppe 100 individuelle Ausführungsformen bilden können. Genauer gesagt, ist eine Ausführungsform des Controllers 400 bereits eine individuelle Ausführungsform für sich, wie auch eine Ausführungsform eines Digitalisierungsschaltkreises 300.
Das heißt, weitere Ausführungsformen können durch die Komponenten des Digitalisierungsschaltkreises 300 allein gebildet werden, und weitere Ausführungsformen können durch die Komponenten des Controllers 400 allein gebildet werden. Genauer gesagt, umfasst ein Controller 400 gemäß den Ausführungsformen eine Eingangsschnittstelle 414, die dafür ausgelegt ist, eine Darstellung des hoch-dynamischen Signals 202 zu empfangen, einen Signalkomprimierer 410, der dafür ausgelegt ist, eine Niedrigamplitudendarstellung 408 des hoch-dynamischen Signals 202 zu erzeugen, wobei die Niedrigamplitudendarstellung 408 eine kleinere Signalamplitude aufweist als das hoch-dynamische Signal 202, und einen Komparator 416, der dafür ausgelegt ist, die Signalamplitude der Niedrigamplitudendarstellung 408 mit einer zuvor festgelegten Schwelle zu vergleichen. Die Ausgangsschnittstelle 404 des Controllers 400 ist dafür ausgelegt, ein Steuersignal 402 in den Verstärker 302 einzuspeisen, wobei das Steuersignal dafür ausgelegt ist, die Verstärkung des Verstärkers 302 so zu steuern, dass die Verstärkung verringert wird, wenn die Signalamplitude der Niedrigamplitudendarstellung 408 die zuvor festgelegte Schwelle übersteigt.
Ausführungsformen können eine Verarbeitung von Signalen mit einem hohen Dynamikbereich und mit extrem hohen Anstiegsgeschwindigkeiten ermöglichen, was zu starken Schwankungen des Signals am Eingang des A/D-Wandlers 406 bei kleinen Zeitskalen führt. Um ein zweckmäßiges Steuersignal 402 zu erzeugen, können Ausführungsformen von Controllern 400 eine Pegeldetektion im analogen oder im digitalen Bereich unter Verwendung eines weiteren A/D-Wandlers oder Digitalisierungsschaltkreises 412 verwenden.
Grundsätzlich erlauben Digitalisierungsschaltkreise, wie sie in den 2 und 3 veranschaulicht sind, eine schnelle und effiziente Anpassung von Verstärkungen in Abhängigkeit vom Pegel des hoch-dynamischen Signals. Im Fall von zu verarbeitenden hohen Signalamplituden wird der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 302 verringert (eine Komprimierung des Signals wird ausgeführt), um den A/D-Wandler 306 nicht zu sättigen. Zwar kann dies zu einer Reduzierung des Signal-Rausch-Verhältnisses (SRV) führen, doch kann dies – in Abhängigkeit von der Anwendung – ebenso auch akzeptabel sein. Um eine Reduzierung oder eine Erhöhung der Verstärkung zu kompensieren, zum Beispiel durch die Variation der momentanen Verstärkung um einen Skalierungsfaktor 406, umfassen einige Ausführungsformen von Digitalisierungsschaltkreisen 300 einen Rekonstruierer 312, der das Signal im digitalen Bereich reskaliert. Das heißt, die Reduzierung oder Erhöhung der Amplitude, die im analogen Bereich durch den Verstärker 302 ausgeführt wurde, wird im digitalen Bereich durch den Rekonstruierer 312 so umgekehrt, dass eine Gesamtskalierung des Signals, das am Ausgang 316 des Digitalisierungsschaltkreises 300 anliegt, beibehalten wird. In herkömmlichen Digitalisierungsschaltkreisen wird der Dynamikbereich des A/D-Wandlers an die maximale erwartete Amplitude angepasst, was zu einem guten SRV führen kann. In Abhängigkeit von der konkreten Implementierung kann eine lineare Skalierung des SRV mit zunehmendem Signalpegel von untergeordneter Bedeutung sein, wie zum Beispiel bei Verwendung von Mikrofonen als einen Eingang in einen Digitalisierungsschaltkreis. Bei Verwendung von Mikrofonen kann das Signal-Rausch-Verhältnis, ausgehend von einem bestimmten Schalldruckpegel (SDP), zum Beispiel mit 94 dB SDP beginnend, konstant bleiben. Bei Verwendung einer herkömmlichen Herangehensweise für solche Anwendungen müsste ein A/D-Wandler an den maximalen erwarteten Wert angepasst werden, was zu einem enormen Verwaltungsaufwand und zusätzlichen Kosten mit Bezug beispielsweise auf Halbleiterfläche und Stromverbrauch führen kann. Je nach den konkreten Implementierungen ist eine solche Bauweise unter Umständen überhaupt nicht möglich, zum Beispiel, wenn man die Digitalisierung von Mikrofonsignalen von sehr hohen SDP von beispielsweise 140 dB und mehr betrachtet.
Ein unnötiger Verwaltungsaufwand kann jedoch unter Verwendung von Ausführungsformen von Digitalisierungsschaltkreisen 300 oder Ausführungsformen von Controllern 400 vermieden werden. Ein Signalpegel oder eine Signalamplitude des hoch-dynamischen Signals 202 am Eingang des Controllers 400 oder des Digitalisierungsschaltkreises 300 kann mit verschiedenen Schwellenwerten verglichen werden, so dass die Verstärkung des Verstärkers 302 in mehreren Schritte reduziert werden kann, so dass eine Sättigung des A/D-Wandlers 306 innerhalb des Signalpfades vermieden werden kann. Ein Rekonstruierer 312 zum Umkehren der Reduzierung oder Variation der Verstärkung kann unter Verwendung beliebiger gängiger Techniken implementiert werden, zum Beispiel mittels FIR-Filtern ersten oder höherer Ordnung.
Bevor wir auf weitere Ausführungsformen eingehen, wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass ein Vergleichen der Signalamplitude der Niedrigamplitudendarstellung mit einer zuvor festgelegten Schwelle nicht unbedingt meint, dass die Schwelle eine einzelne Schwelle ist oder dass mehrere Schwellen verwendet werden. Vielmehr kann auch eine kontinuierliche Funktion, die die Schwelle definiert, oder allgemein eine Referenzfunktion verwendet werden, so dass der Skalierungsfaktor oder das Steuersignal des Controllers durch eine kontinuierliche Funktion definiert werden kann, die eine Signalamplitude der Niedrigamplitudendarstellung mit einem bestimmten Skalierungsfaktor oder einer bestimmten Verstärkung verknüpft.
Gemäß der in 4 veranschaulichten weiteren Ausführungsform empfängt der Controller 400 die Niedrigamplitudendarstellung 408 als ein separates Signal direkt von einem speziell angepassten MEMS-Mikrofon 202. Zu diesem Zweck besitzt das MEMS-Mikrofon 202 einen ersten Ausgang 204 für das hoch-dynamische Signal 202 und einen zweiten Ausgang 206 für die Niedrigamplitudendarstellung 408.
Obgleich die konkrete Ausführungsform des Controllers 400, wie in 4 veranschaulicht, auch einen Signalkomprimierer 410 umfasst, um die Amplitude der Niedrigamplitudendarstellung 404 möglicherweise weiter zu verringern, können weitere Ausführungsformen alternativ einen Controller 400 ohne einen Signalkomprimierer 410 verwenden. Jene Ausführungsformen können ein speziell konstruiertes Mikrofon 202 verwenden, das bereits zweckmäßige hoch-dynamische Signale 204 und Niedrigamplitudendarstellungen 408 des hoch-dynamischen Signals ausgibt, so dass die Niedrigamplitudendarstellung 408 direkt in den Komparator 416 eingespeist werden kann.
Zu diesem Zweck kann ein MEMS-Mikrofon 202, wie in 5 veranschaulicht, verwendet werden. Eine spezielle Form der Implementierung eines solchen Mikrofons kann sein, ein sogenanntes segmentiertes MEMS-Mikrofon 202 zu verwenden, das mindestens zwei separate Membranbereiche umfasst.
Allgemein umfassen MEMS-Mikrofone eine Membran, die unter Verwendung standardmäßiger Halbleiterprozesse hergestellt wird und die folglich in einem sehr kleinen Maßstab implementiert wird. Die Membran bewegt sich aufgrund des auftreffenden Schalldrucks mit Bezug auf eine Bezugsebene. Darum variiert die Kapazität der Bezugsebene relativ zu der länglichen Membran. Es können zwei grundsätzliche Arten des Empfangens eines hoch-dynamischen Signals von einem solchen MEMS-Mikrofon durch zweckmäßige unterschiedliche externe Schaltungen verwendet werden. Eine ist die Herstellung eines Konstantladungs-MEMS-Mikrofons, so dass die Änderung der Kapazität aufgrund des Schalldrucks zu einer variierenden Spannung der Membran relativ zum Substrat oder zur Bezugsebene führt. Gemäß weiteren Implementierungen wird die Membran auf einer konstanten Bezugsspannung gehalten, so dass die variierende Kapazität zu einer variierenden Ladung führt, die gemessen wird, um ein Mikrofonsignal mit hohem Dynamikbereich zu empfangen.
Unabhängig von der konkreten Implementierung des MEMS-Mikrofons kann ein MEMS-Mikrofon 202 verwendet werden, das eine sogenannte segmentierte Membran aufweist, die mindestens einen ersten Membranbereich 210 und einen zweiten, unabhängigen Membranbereich 212 umfasst. Das durch den ersten Membranbereich 210 bereitgestellte Signal kann dafür verwendet werden, das hoch-dynamische Signal 202 zu erzeugen, und das durch den zweiten Membranbereich 212 bereitgestellte Signal kann dafür verwendet werden, die Niedrigamplitudendarstellung 408 zu erzeugen.
5 zeigt ein Schaubild der Veranschaulichung eines konkreten Beispiels eines solchen MEMS-Mikrofons 202. Die Signale werden durch einen ersten Operationsverstärker 214 und einen zweiten Operationsverstärker 216 ausgegeben. Des Weiteren wird eine Bezugsspannung oder Vorspannung 218 an die Bezugsebene gegenüber der segmentierten Membran angelegt. In einer Implementierung umfasst der zweite Membranbereich 212 einen Bereich an der Grenze des kompletten Membranbereichs, während der erste Membranbereich 210 mittig innerhalb des kompletten Bereichs liegt.
Dies kann – in Abhängigkeit vom Schalldruck – zu einem hoch-dynamischen Signal mit hoher Linearität führen, da das Signal durch einen mittigen ersten Membranbereich 210 generiert wird, der sich ungefähr linear relativ zur Bezugsebene bewegt. Im Gegensatz dazu kann der äußere Membranbereich 212, der den mittigen ersten Membranbereich 210 umgibt, direkt die Niedrigamplitudendarstellung erzeugen, wenn die Fläche des zweiten Membranbereichs 212 relativ zur Fläche des ersten Membranbereichs 210 hinreichend klein gewählt wird. Nichtlinearitäten, die auftreten, weil der Membranbereich 212 an der Grenze der Membran liegt, haben möglicherweise keine signifikante Auswirkung auf die allgemeine Funktionalität des Gesamtsystems, da die an den Controller 400 übermittelten Informationen im Vergleich zu dem hoch-dynamischen Signal möglicherweise relativ unpräzise sind, während nach wie vor eine entsprechende Justierung des Verstärkers möglich ist.
Oder anders ausgedrückt: Bestimmte Ausführungsformen von Mikrofonbaugruppen können MEMS-Mikrofone 202 mit segmentierten Membranen verwenden, wie in den 4 und 5 veranschaulicht. Der erste Membranbereich 210 ist mit dem ersten Ausgang 204 des MEMS-Mikrofons 202 gekoppelt, um das hoch-dynamische Signal 202 zu erzeugen, und der zweite Ausgang 206 des MEMS-Mikrofons 202 ist mit dem zweiten Ausgang 206 gekoppelt, um die Niedrigamplitudendarstellung 408 direkt zu erzeugen. In einer Ausführungsform umgibt der zweite Membranbereich 212 vollständig den ersten Membranbereich 210, der zum Beispiel im Wesentlichen quadratisch oder kreisförmig sein kann.
Oder anders ausgedrückt: Weitere Ausführungsformen können die in den 4 und 5 veranschaulichte Topologie haben, die sich von den in den 2 und 3 gezeigten Ausführungsformen dadurch unterscheidet, dass das MEMS-Mikrofon 202 ein erstes und ein zweites Ausgangssignal erzeugt. Das hoch-dynamische Signal 202 und die Niedrigamplitudendarstellung 408, die zur Pegeldetektion verwendet werden, werden durch das MEMS-Mikrofon 202 direkt bereitgestellt. Wie in früheren Ausführungsformen braucht die Niedrigamplitudendarstellung 408 nur eine Verlaufsdarstellung des hoch-dynamischen Signals 202 zu sein, um die Vorteile der Erfindung effektiv zu realisieren. Wie in 5 veranschaulicht, kann ein segmentiertes MEMS-Mikrofon 202 zum Erzeugen des hoch-dynamischen Signals 202 und der Niedrigamplitudendarstellung 408 verwendet werden. Die Membran kann in zwei oder mehr unabhängige Bereiche segmentiert sein. Da der Membranbereich an der Grenze der Membran einige Nichtlinearitäten aufweisen kann, kann es vorteilhaft sein, den zweiten Membranbereich 212 an der Grenze der Membran zum Generieren der Niedrigamplitudendarstellung 408 zu verwenden.
6 zeigt zwei Kurvendiagramme, die ein Signal-Rausch-Verhältnis und seine Abhängigkeit vom Schalldruckpegel SDP, der auf die Membran eines Mikrofons einer Mikrofonbaugruppe gemäß einer der Ausführungsformen der 2 bis 5 einwirkt, veranschaulichen. Das heißt, die x-Achse zeigt den Schalldruckpegel in dB, und die y-Achse zeigt das SRV. Das erste Kurvendiagramm 502 zeigt das Signal-Rausch-Verhältnis eines dekomprimierten Signals im Vergleich zu einem komprimierten Signal 504. Zwar kann ein komprimiertes Signal 504 ein signifikant kleineres Signal-Rausch-Verhältnis für einen hohen SDP aufweisen, aber die entsprechende Verschlechterung des aufgezeichneten Signals kann in Mikrofonanwendungen vernachlässigbar sein.
7 zeigt ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Steuern einer Verstärkung eines Verstärkers zum Verstärken eines hoch-dynamischen Signals für einen Analog-Digital-Wandler. Das Verfahren umfasst das Empfangen bei 602, wo eine Darstellung des hoch-dynamischen Signals empfangen wird, und ein Erzeugen bei 604, wo eine Niedrigamplitudendarstellung des hoch-dynamischen Signals erzeugt wird. In einem Vergleich bei 606 wird die Signalamplitude der Niedrigamplitudendarstellung mit der zuvor festgelegten Schwelle verglichen. Eine Bereitstellung bei 607 umfasst das Treffen einer Entscheidung bei 608 und ein Senden bei 609.
Bei dem Treffen einer Entscheidung bei 608 kann bestimmt werden, ob die Signalamplitude der Niedrigamplitudendarstellung die zuvor festgelegte Schwelle übersteigt. Falls dies der Fall ist, wird ein Steuersignal für den Verstärker beim Senden bei 609 bereitgestellt, so dass die Verstärkung des Verstärkers verringert wird. Falls dies nicht der Fall ist, beginnt die Nachricht beim Empfangen bei 602 erneut.
Ausführungsformen können des Weiteren ein Computerprogramm bereitstellen, das einen Programmcode zum Ausführen eines der oben beschriebenen Verfahren enthält, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder Prozessor ausgeführt wird. Der Durchschnittsfachmann würde rasch erkennen, dass Schritte aus verschiedenen oben beschriebenen Verfahren durch programmierte Computer ausgeführt werden können. Einige Ausführungsformen im vorliegenden Text sollen sich auch auf Programmspeichervorrichtungen erstrecken, beispielsweise digitale Datenspeichermedien, die maschinen- oder computerlesbare sind und maschinenausführbare oder computerausführbare Programme mit Instruktionen codieren, wobei die Instruktionen einigen oder alle der Aktionen der oben beschriebenen Verfahren ausführen. Die Programmspeichervorrichtungen können beispielsweise digitale Speicher, Magnetspeichermedien, wie zum Beispiel Magnetdisks und Magnetbänder oder Festplattenlaufwerke, oder optisch lesbare digitale Datenspeichermedien sein. Die Ausführungsformen sollen sich auch auf Computer erstrecken, die dafür programmiert sind, die Aktionen der oben beschriebenen Verfahren auszuführen, oder (feld-)programmierbare Logik-Arrays ((F)PLAs) oder (feld-)programmierbare Gate-Arrays ((F)PGAs), die dafür programmiert sind, die Aktionen der oben beschriebenen Verfahren auszuführen.
Die Beschreibung und die Zeichnungen veranschaulichen lediglich die Prinzipien der Offenbarung. Es ist daher klar, dass der Fachmann in der Lage ist, verschiedene Anordnungen zu ersinnen, die, auch wenn sie im vorliegenden Text nicht ausdrücklich beschrieben oder gezeigt sind, die Prinzipien der Offenbarung verkörpern und in ihrem Geist und Schutzumfang enthaltenen sind. Des Weiteren besteht die Absicht, dass alle im vorliegenden Text dargelegten Beispiele grundsätzlich und ausdrücklich lediglich Lehrzwecken dienen, um den Leser beim Verstehen der Prinzipien der Offenbarung und der Konzepte, die der oder die Erfinder zum technischen Fortschritt beitragen, zu helfen, und so zu verstehen sind, dass sie die Erfindung nicht auf diese konkret dargelegten Beispiele und Bedingungen beschränken. Darüber hinaus sollen alle Aussagen im vorliegenden Text, die Prinzipien, Aspekte und Ausführungsformen der Offenbarung sowie konkrete Beispiele davon darlegen, auch deren Äquivalente umfassen.
Funktionsblöcke, die als „Mittel zum ...“ (Ausführen einer bestimmten Funktion) bezeichnet werden, sind als Funktionsblöcke zu verstehen, die Schaltungen umfassen, die dafür konfiguriert sind, jeweils eine bestimmte Funktion auszuführen. Darum kann ein „Mittel für etwas“ auch als ein „Mittel, das für etwas konfiguriert oder geeignet ist“ verstanden werden. Ein Mittel, das dafür konfiguriert ist, eine bestimmte Funktion auszuführen, impliziert darum nicht, dass ein solches Mittel unbedingt die Funktion (zu einem bestimmten Zeitpunkt) ausführt.
Die Funktionen verschiedener in den Figuren gezeigter Elemente, einschließlich Funktionsblöcken mit der Bezeichnung „Mittel“, „Mittel zum Erzeugen eines Sensorsignals“, „Mittel für Generieren eines Sendesignals“ usw., können unter Verwendung dedizierter Hardware ausgeführt werden, wie zum Beispiel ein „Signalgenerierer“, eine „Signalverarbeitungseinheit“, ein „Prozessor“, ein „Controller“ usw., sowie Hardware, die in der Lage ist, Software in Verbindung mit zweckmäßiger Software auszuführen. Darüber hinaus kann jede Entität, die im vorliegenden Text als „Mittel“ beschrieben wird, „einem oder mehreren Modulen“, „einem oder mehreren Geräten“, „einer oder mehreren Einheiten“ usw. entsprechen oder als solche implementiert werden. Wenn sie durch einen Prozessor ausgeführt werden, so können die Funktionen durch einen einzelnen dedizierten Prozessor, durch einen einzelnen gemeinsam genutzten Prozessor oder durch mehrere individuelle Prozessoren ausgeführt werden, von denen einige gemeinsam genutzt werden können. Darüber hinaus ist die explizite Verwendung des Begriffes „Prozessor“ oder „Controller“ nicht so auszulegen, dass er sich ausschließlich auf Hardware bezieht, die in der Lage ist, Software auszuführen, und kann implizit und ohne Einschränkung digitale Signalprozessor-(DSP)-Hardware, Netzprozessoren, anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASIC), feldprogrammierbare Gate-Arrays (FPGA), Nurlesespeicher (ROM) zum Speichern von Software, Direktzugriffsspeicher (RAM) und nicht-flüchtigen Speicher enthalten. Andere Hardware, herkömmlicher und/oder spezifischer Art, kann ebenfalls enthalten sein.
Dem Fachmann leuchtet ein, dass die Blockschaubilder im vorliegenden Text Konzeptansichten veranschaulichender Schaltungen darstellen, welche die Prinzipien der Offenbarung verkörpern. Gleichermaßen versteht es sich, dass Ablaufdiagramme, Flussdiagramme, Zustandsübergangsdiagramme, Pseudo-Code und dergleichen verschiedene Prozesse darstellen, die im Wesentlichen in computerlesbaren Medien dargestellt werden können und so durch einen Computer oder Prozessor ausgeführt werden können, unabhängig davon, ob ein solcher Computer oder Prozessor ausdrücklich gezeigt ist oder nicht.
Des Weiteren werden die folgenden Ansprüche hiermit in die Detaillierte Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch für sich allein als eine separate Ausführungsform stehen kann. Obgleich jeder Anspruch für sich allein als eine separate Ausführungsform stehen kann, ist es anzumerken, dass – obgleich sich ein abhängiger Anspruch in den Ansprüchen auf eine bestimmte Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann – andere Ausführungsformen ebenfalls eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs enthalten kann. Solche Kombinationen werden im vorliegenden Text vorgeschlagen, sofern nicht ausgesagt wird, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Des Weiteren besteht die Absicht, Merkmale eines Anspruchs auch in andere unabhängige Ansprüche aufzunehmen, selbst wenn ein solcher Anspruch nicht direkt von dem unabhängigen Anspruch abhängig gemacht wird.
Es ist des Weiteren anzumerken, dass Verfahren, die in der Spezifikation oder in den Ansprüchen offenbart sind, durch eine Vorrichtung implementiert werden können, die Mittel zum Ausführen einer jeden der jeweiligen Aktionen dieser Verfahren aufweisen.
Des Weiteren versteht es sich, dass die Offenbarung mehrerer Aktionen oder Funktionen, die in der Spezifikation oder in den Ansprüchen offenbart sind, nicht als in dieser speziellen Reihenfolge auszulegen ist. Darum beschränkt die Offenbarung von mehreren Aktionen oder Funktionen diese nicht auf eine bestimmte Reihenfolge, sofern solche Aktionen oder Funktionen nicht aus technischen Gründen nicht untereinander austauschbar sind. Des Weiteren kann in einigen Ausführungsformen eine einzelne Aktion mehrere Unteraktionen enthalten oder in mehrere Unteraktionen unterteilt sein. Solche Unteraktionen können in der Offenbarung dieser einzelnen Aktion enthalten und ein Teil davon sein, sofern sie nicht ausdrücklich ausgeschlossen sind.

Claims

Controller (400) zum Steuern einer Verstärkung eines Verstärkers zum Verstärken eines hoch-dynamischen Signals für einen Analog-Digital-Wandler, der Folgendes umfasst: eine Eingangsschnittstelle (414), die dafür ausgelegt ist, eine Darstellung des hoch-dynamischen Signals (202) zu empfangen; einen Signalkomprimierer (410), der dafür ausgelegt ist, eine Niedrigamplitudendarstellung (408) des hoch-dynamischen Signals (202) zu erzeugen, wobei die Niedrigamplitudendarstellung (408) eine kleinere Signalamplitude aufweist als das hoch-dynamische Signal (202); einen Komparator (416), der dafür ausgelegt ist, die Signalamplitude der Niedrigamplitudendarstellung (408) mit einer zuvor festgelegten Schwelle zu vergleichen; und eine Ausgangsschnittstelle (404), die dafür ausgelegt ist, ein Steuersignal (402) für den Verstärker bereitzustellen, wobei das Steuersignal (402) dafür ausgelegt ist, die Verstärkung des Verstärkers so zu steuern, dass die Verstärkung verringert wird, wenn die Signalamplitude der Niedrigamplitudendarstellung (408) die zuvor festgelegte Schwelle übersteigt.
Controller (400) nach Anspruch 1, wobei der Komparator (416) einen Digitalisierungsschaltkreis (412) umfasst, wobei der Digitalisierungsschaltkreis (412) dafür ausgelegt ist, eine digitale Darstellung der Niedrigamplitudendarstellung (408) zu erzeugen.
Controller (400) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das hoch-dynamische Signal (202) ein analoges Signal ist, das durch ein Mikrofon (200) ausgegeben wird.
Verfahren zum Steuern einer Verstärkung eines Verstärkers (302) zum Verstärken eines hoch-dynamischen Signals (202) für einen Analog-Digital-Wandler (306), das Folgendes umfasst: Empfangen einer Darstellung des hoch-dynamischen Signals (202); Erzeugen einer Niedrigamplitudendarstellung (408) des hoch-dynamischen Signals (202), wobei die Niedrigamplitudendarstellung (408) eine kleinere Signalamplitude aufweist als das hoch-dynamische Signal (202); Vergleichen der Signalamplitude der Niedrigamplitudendarstellung (408) mit einer zuvor festgelegten Schwelle; und wenn die Signalamplitude der Niedrigamplitudendarstellung (408) die zuvor festgelegte Schwelle übersteigt, Erzeugen eines Steuersignals (402) für den Verstärker (302), wobei das Steuersignal (402) dafür ausgelegt ist, die Verstärkung des Verstärkers (302) so zu steuern, dass die Verstärkung verringert wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Bestimmen das Erzeugen einer digitalen Darstellung der Niedrigamplitudendarstellung (408) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei das hoch-dynamische Signal (202) ein analoges Signal ist, das durch ein Mikrofon (200) ausgegeben wird.
Digitalisierungsschaltkreis (300) zum Erzeugen einer digitalen Darstellung eines hoch-dynamischen Signals (202), der Folgendes umfasst: eine Eingangsschnittstelle (414), die dafür ausgelegt ist, das hoch-dynamische Signal (202) zu empfangen; einen Verstärker (302), der dafür ausgelegt ist, das hoch-dynamische Signal (202) zu empfangen und eine verstärkte Darstellung (304) des hoch-dynamischen Signals zu erzeugen, wobei der Verstärker (302) eine steuerbare Verstärkung hat; einen Analog-Digital-Wandler (306), der dafür ausgelegt ist, eine digitale Darstellung (308) der verstärkten Darstellung (304) zu erzeugen; und einen Controller (400) zum Steuern der Verstärkung des Verstärkers (302), wobei der Controller (400) Folgendes umfasst: eine Eingangsschnittstelle, die dafür ausgelegt ist, eine Niedrigamplitudendarstellung (408) des hoch-dynamischen Signals (202) zu empfangen; einen Komparator (416), der dafür ausgelegt ist, die Signalamplitude der Niedrigamplitudendarstellung (408) mit einer zuvor festgelegten Schwelle zu vergleichen; und eine Ausgangsschnittstelle (404), die dafür ausgelegt ist, ein Steuersignal (402) in den Verstärker einzuspeisen (302), wobei das Steuersignal (402) dafür ausgelegt ist, die Verstärkung des Verstärkers (302) so zu steuern, dass die Verstärkung um einen Skalierungsfaktor verringert wird, wenn die Signalamplitude der Niedrigamplitudendarstellung (408) die zuvor festgelegte Schwelle übersteigt.
Digitalisierungsschaltkreis (300) nach Anspruch 7, der des Weiteren Folgendes umfasst: einen Rekonstruierer (312), der betreibbar ist, eine digitale Rekonstruktion (314) des hoch-dynamischen Signals (202) unter Verwendung der digitalen Darstellung (308) zu erzeugen, wobei der Rekonstruierer (312) betreibbar ist, die Amplitude der digitalen Darstellung (308) um den Skalierungsfaktor zu erhöhen, um die digitale Rekonstruktion (314) zu erzeugen.
Digitalisierungsschaltkreis (300) nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Controller (400) des Weiteren Folgendes umfasst: einen Signalkomprimierer (410), der dafür ausgelegt ist, die Niedrigamplitudendarstellung (408) unter Verwendung des hoch-dynamischen Signals (202) zu erzeugen.
Digitalisierungsschaltkreis (300) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der Komparator (416) einen Digitalisierungsschaltkreis (416) umfasst, wobei der Digitalisierungsschaltkreis (416) dafür ausgelegt ist, eine digitale Darstellung der Niedrigamplitudendarstellung (408) zu erzeugen, wobei eine Auflösung des Digitalisierungsschaltkreises (416) niedriger ist als eine Auflösung des Analog-Digital-Wandlers.
Digitalisierungsschaltkreis (300) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, der des Weiteren ein Hochfrequenzfilter (310) umfasst, das mit einem Ausgang des Verstärkers (302) gekoppelt ist, wobei das Hochfrequenzfilter (310) betreibbar ist, eine gefilterte Darstellung der verstärkten Darstellung (304) in einen Eingang des Analog-Digital-Wandlers (306) einzuspeisen.
Digitalisierungsschaltkreis (300) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, der des Weiteren ein Mikrofon (200) umfasst, das mit der Eingangsschnittstelle (414) gekoppelt ist, wobei das Mikrofon (200) dafür ausgelegt ist, das hoch-dynamische Signal (202) zu erzeugen.
Digitalisierungsschaltkreis (300) nach Anspruch 12, wobei das Mikrofon (200) ein Micro-Electro-Mechanical-System(MEMS)-Mikrofon ist, wobei sich das Mikrofon (200) und der Digitalisierungsschaltkreis (300) auf einem gemeinsamen Halbleitersubstrat befinden.
Mikrofonbaugruppe (100), die Folgendes umfasst: ein Mikrofon (200), wobei das Mikrofon betreibbar ist, ein hoch-dynamisches Signal (202) als einen Ausgang zu erzeugen; und einen Digitalisierungsschaltkreis (300) zum Erzeugen einer digitalen Darstellung eines hoch-dynamischen Signals (202), der Folgendes umfasst: eine Eingangsschnittstelle (414), die mit dem Ausgang des Mikrofons gekoppelt ist und dafür ausgelegt ist, das hoch-dynamische Signal (202) zu empfangen; einen Verstärker (302), der dafür ausgelegt ist, das hoch-dynamische Signal (202) zu empfangen und eine verstärkte Darstellung (304) des hoch-dynamischen Signals zu erzeugen (202), wobei der Verstärker (302) eine steuerbare Verstärkung hat; einen Analog-Digital-Wandler (306), der dafür ausgelegt ist, eine digitale Darstellung (308) der verstärkten Darstellung (304) zu erzeugen; und einen Controller (400) zum Steuern der Verstärkung des Verstärkers (302), wobei der Controller (400) Folgendes umfasst: einen Signalkomprimierer (410), der dafür ausgelegt ist, die Niedrigamplitudendarstellung (408) unter Verwendung des hoch-dynamischen Signals (202) zu erzeugen; einen Komparator (416), der dafür ausgelegt ist, die Signalamplitude der Niedrigamplitudendarstellung (408) mit einer zuvor festgelegten Schwelle zu vergleichen; und eine Ausgangsschnittstelle (404), die dafür ausgelegt ist, ein Steuersignal (402) in den Verstärker (302) einzuspeisen, wobei das Steuersignal (402) dafür ausgelegt ist, die Verstärkung des Verstärkers (302) so zu steuern, dass die Verstärkung um einen Skalierungsfaktor verringert wird, wenn die Signalamplitude der Niedrigamplitudendarstellung (408) die zuvor festgelegte Schwelle übersteigt.
Mikrofonbaugruppe (100) nach Anspruch 14, die des Weiteren Folgendes umfasst: einen Rekonstruierer (312), der betreibbar ist, eine digitale Rekonstruktion (314) des hoch-dynamischen Signals (202) unter Verwendung der digitalen Darstellung (308) zu erzeugen, wobei der Rekonstruierer (312) betreibbar ist, die Amplitude der digitalen Darstellung (308) um den Skalierungsfaktor zu erhöhen, um die digitale Rekonstruktion (314) zu erzeugen.
Mikrofonbaugruppe (100) nach Anspruch 14 oder 15, wobei der Komparator (416) einen Digitalisierungsschaltkreis umfasst, wobei der Digitalisierungsschaltkreis dafür ausgelegt ist, eine digitale Darstellung der Niedrigamplitudendarstellung (408) zu erzeugen, wobei eine Auflösung des Digitalisierungsschaltkreises niedriger ist als eine Auflösung des Analog-Digital-Wandlers (306).
Mikrofonbaugruppe (100) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, die des Weiteren ein Hochfrequenzfilter (310) umfasst, das mit einem Ausgang des Verstärkers (302) gekoppelt ist, wobei das Hochfrequenzfilter betreibbar ist, eine gefilterte Darstellung der verstärkten Darstellung in einen Eingang des Analog-Digital-Wandlers (306) einzuspeisen.
Mikrofonbaugruppe (100) nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei das Mikrofon (200) ein Micro-Electro-Mechanical-System(MEMS)-Mikrofon ist, wobei sich das Mikrofon (200) und der Digitalisierungsschaltkreis (300) auf einem gemeinsamen Halbleitersubstrat befinden.