DE102014115298A1

DE102014115298A1 - System und Verfahren zur Wandlervorspannung und zum Schockschutz

Info

Publication number: DE102014115298A1
Application number: DE201410115298
Authority: DE
Inventors: Benno Muehlbacher; Richard Gaggl; Christian Jenkner
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2013-10-22
Filing date: 2014-10-21
Publication date: 2015-04-23
Anticipated expiration: 2034-10-22
Also published as: KR101673681B1; US20150110296A1; CN104581587B; KR20150046749A; US9319779B2; CN104581587A; DE102014115298B4

Abstract

Gemäß einer Ausführungsform weist eine Schnittstellenschaltung Folgendes auf: einen Verstärker, der dafür ausgelegt ist, mit einem Wandler gekoppelt zu werden, eine erste Umgehungsschaltung, die mit einer ersten Spannungsreferenz und dem Verstärker gekoppelt ist, eine zweite Umgehungsschaltung, die mit der ersten Spannungsreferenz und dem Verstärker gekoppelt ist, und eine Steuerschaltung, die mit der zweiten Umgehungsschaltung gekoppelt ist. Die erste Umgehungsschaltung leitet einen Strom, wenn eine Eingangssignalamplitude, die größer als ein erster Schwellenwert ist, an den Wandler angelegt ist, und die Steuerschaltung veranlasst die zweite Umgehungsschaltung, einen Strom für einen ersten Zeitraum zu leiten, nachdem die erste Umgehungsschaltung einen Strom geleitet hat.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Wandler und insbesondere Ausführungsformen, ein System und ein Verfahren zur Wandlervorspannung und zum Schockschutz.
HINTERGRUND
Wandler wandeln Signale von einem Bereich in einen anderen um und werden häufig in Sensoren verwendet. Ein üblicher Sensor mit einem Wandler, der im täglichen Leben gesehen wird, ist ein Mikrofon, ein Sensor für Audiosignale mit einem Wandler, der Schallwellen in elektrische Signale umwandelt.
Auf einem mikroelektromechanischen System (MEMS) beruhende Sensoren weisen eine Familie unter Verwendung von maschinellen Mikrobearbeitungstechniken hergestellter Wandler auf. MEMS, wie ein MEMS-Mikrofon, sammeln Informationen aus der Umgebung durch Messen physikalischer Phänomene, und Elektroniken, die an das MEMS angeschlossen sind, verarbeiten dann die von den Sensoren abgeleiteten Signalinformationen. MEMS-Vorrichtungen können unter Verwendung von maschinellen Mikrobearbeitungsherstellungstechniken ähnlich jenen, die für integrierte Schaltungen verwendet werden, hergestellt werden.
Audiomikrofone werden üblicherweise in einer Vielzahl von Endkundenanwendungen in der Art von Mobiltelefonen, digitalen Tonaufzeichnungsgeräten, Personalcomputern und Telekonferenzsystemen verwendet. Bei einem MEMS-Mikrofon ist eine druckempfindliche Membran direkt auf einer integrierten Schaltung angeordnet. Dabei ist das Mikrofon auf einer einzigen integrierten Schaltung enthalten, statt aus individuellen getrennten Teilen hergestellt zu werden.
MEMS-Vorrichtungen können als Oszillatoren, Resonatoren, Beschleunigungsmesser, Gyroskope, Sensoren, Mikrofone, Mikrospiegel und andere Vorrichtungen gebildet werden und verwenden häufig kapazitive Erfassungstechniken zum Messen des gemessenen physikalischen Phänomens. Bei solchen Anwendungen wird die kapazitive Änderung des kapazitiven Sensors unter Verwendung von Schnittstellenschaltungen in eine verwendbare Spannung umgewandelt. Bei vielen Anwendungen können physikalische Signale großer Amplitude, die durch Schockereignisse oder ähnliche Ereignisse hervorgerufen werden, die MEMS-Vorrichtung überlasten und die Funktionsweise permanent oder vorübergehend beeinflussen. Bei einem MEMS- Mikrofon können Schockereignisse die Ladungsmenge auf den kapazitiven Platten beeinflussen. Die Funktionsweise des MEMS und insbesondere die Empfindlichkeit beziehen sich auf die Ladungsmenge auf den kapazitiven Platten. Demgemäß werden Schnittstellenschaltungen für MEMS-Mikrofone im Allgemeinen in Hinblick auf eine Ladungsvoreinstellung ausgelegt.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Es besteht ein Bedarf daran, ein verbessertes Konzept für eine Schnittstellenschaltung, ein Verfahren zum Betreiben eines Wandlers und ein Mikrofonsystem bereitzustellen.
Ein solcher Bedarf kann durch den Gegenstand eines der Ansprüche erfüllt werden.
Einige Ausführungsformen betreffen eine Schnittstellenschaltung, welche Folgendes umfasst: einen Verstärker, der dafür ausgelegt ist, mit einem Wandler gekoppelt zu werden, eine erste Umgehungsschaltung, die mit einer ersten Spannungsreferenz und dem Verstärker gekoppelt ist, wobei die erste Umgehungsschaltung dafür ausgelegt ist, einen Strom zu leiten, wenn eine Eingangssignalamplitude, die größer als ein erster Schwellenwert ist, an den Wandler angelegt ist, eine zweite Umgehungsschaltung, die mit der ersten Spannungsreferenz und dem Verstärker gekoppelt ist, und eine Steuerschaltung, die mit der zweiten Umgehungsschaltung gekoppelt ist und dafür ausgelegt ist, die zweite Umgehungsschaltung zu veranlassen, einen Strom während eines ersten Zeitraums zu leiten, nachdem die erste Umgehungsschaltung einen Strom geleitet hat.
Optional umfasst die erste Umgehungsschaltung eine Diode.
Ferner umfasst die Schnittstellenschaltung optional Folgendes: einen ersten Stromdetektionsblock, der mit der ersten Umgehungsschaltung und der zweiten Umgehungsschaltung gekoppelt ist, wobei der erste Stromdetektionsblock dafür ausgelegt ist, ein Steuersignal bereitzustellen, das der Steuerschaltung einen detektierten Strom anzeigt.
Optional umfasst die zweite Umgehungsschaltung Folgendes: einen Halbleiterschalter, der einen ersten Leitungsanschluss, der mit der ersten Spannungsreferenz gekoppelt ist, einen zweiten Leitungsanschluss, der mit dem Verstärker gekoppelt ist, und einen Steueranschluss, der dafür ausgelegt ist, ein Schaltsteuersignal zu empfangen, aufweist.
Ferner ist die Steuerschaltung optional dafür ausgelegt, das Steuersignal vom ersten Stromdetektionsblock zu empfangen und das Schaltsteuersignal dem Steueranschluss der zweiten Umgehungsschaltung bereitzustellen.
Optional umfasst die Schnittstellenschaltung ferner Folgendes: eine dritte Umgehungsschaltung, die mit einer zweiten Spannungsreferenz und dem Verstärker gekoppelt ist, wobei die dritte Umgehungsschaltung dafür ausgelegt ist, einen Strom zu leiten, wenn eine Eingangssignalamplitude, deren Betrag größer als ein zweiter Schwellenwert ist, an den Wandler angelegt ist, und einen zweiten Stromdetektionsblock, der mit der dritten Umgehungsschaltung gekoppelt ist, wobei der zweite Stromdetektionsblock dafür ausgelegt ist, ein zusätzliches Steuersignal bereitzustellen, das der Steuerschaltung einen detektierten Strom anzeigt.
Ferner sind die erste, die zweite und die dritte Umgehungsschaltung optional mit einem Eingang des Verstärkers gekoppelt.
Optional ist die Steuerschaltung ferner dafür ausgelegt, die zweite Umgehungsschaltung zu veranlassen, abhängig vom Schaltsteuersignal während des ersten Zeitraums einen Strom zu leiten.
Ferner umfasst die Steuerschaltung optional eine digitale Steuerlogik.
Optional umfasst die Schnittstellenschaltung ferner einen Vorspannungsgenerator, der dafür ausgelegt ist, mit dem Wandler gekoppelt zu werden.
Ferner umfasst die Schnittstellenschaltung optional den Wandler.
Optional ist der Wandler ein kapazitives Mikrofon eines mikroelektromechanischen Systems (MEMS) mit einer rückseitigen Platte und einer auslenkbaren Membran.
Einige Ausführungsformen betreffen ein Verfahren zum Betreiben eines Wandlers, welches folgende Schritte umfasst: Leiten eines Stroms vom Wandler, wenn ein Eingangssignal mit einer Amplitude, deren Betrag größer als ein Schwellenwert ist, in den Wandler eingegeben wird, Detektieren des Stroms vom Wandler und Verringern der Impedanz zwischen dem Wandler und einer Spannungsquelle nach dem Detektieren des Stroms.
Optional wird bei dem Verfahren ferner eine konstante Ladung am Wandler während eines Normalbetriebs aufrechterhalten.
Ferner wird beim Verringern der Impedanz zwischen dem Wandler und einer Spannungsquelle optional ein Schalter geschlossen, der zwischen den Wandler und eine Spannungsquelle geschaltet ist.
Ferner verringert das Verfahren optional die Impedanz zwischen dem Wandler und der Spannungsquelle während einer Initialisierungsphase.
Einige Ausführungsformen betreffen ein Mikrofonsystem, welches Folgendes umfasst: ein kapazitives Mikrofon eines mikroelektromechanischen Systems (MEMS), einen Verstärker, der mit einer ersten kapazitiven Platte des MEMS-Mikrofons gekoppelt ist, und eine Ladungssteuerschaltung, die mit dem Verstärker gekoppelt ist, wobei die Ladungsvoreinstellungsschaltung Folgendes umfasst: eine erste Diode, die mit dem Verstärker gekoppelt ist, einen Umgehungsschalter, der mit dem Verstärker gekoppelt und parallel zur ersten Diode geschaltet ist, eine Stromdetektionsschaltung, die mit der ersten Diode und dem Umgehungsschalter gekoppelt ist, und eine Schaltersteuerschaltung, die mit der Stromdetektionsschaltung gekoppelt ist und dafür ausgelegt ist, den Umgehungsschalter zu steuern.
Optional umfasst das Mikrofonsystem ferner eine zweite Diode, die mit dem Verstärker gekoppelt ist, und eine zusätzliche Stromdetektionsschaltung, die mit der zweiten Diode und mit der Schaltersteuerschaltung gekoppelt ist.
Ferner umfasst das Mikrofonsystem optional einen Vorspannungsgenerator, der mit einer zweiten kapazitiven Platte des MEMS-Mikrofons gekoppelt ist.
Optional umfasst die Schaltersteuerschaltung ein logisches ODER-Gatter.
Ferner ist die erste Diode optional mit einem Eingang des Verstärkers gekoppelt.
Optional umfasst das Mikrofonsystem ferner eine dritte Diode, die parallel zur ersten Diode geschaltet ist, wobei die Anode der ersten Diode mit der Kathode der dritten Diode gekoppelt ist.
Gemäß einer Ausführungsform weist eine Schnittstellenschaltung Folgendes auf: einen Verstärker, der dafür ausgelegt ist, mit einem Wandler gekoppelt zu werden, eine erste Umgehungsschaltung, die mit einer ersten Spannungsreferenz und dem Verstärker gekoppelt ist, eine zweite Umgehungsschaltung, die mit der ersten Spannungsreferenz und dem Verstärker gekoppelt ist, und eine Steuerschaltung, die mit der zweiten Umgehungsschaltung gekoppelt ist. Die erste Umgehungsschaltung leitet einen Strom, wenn eine Eingangssignalamplitude, die größer als ein erster Schwellenwert ist, an den Wandler angelegt ist, und die Steuerschaltung veranlasst die zweite Umgehungsschaltung, einen Strom für einen ersten Zeitraum zu leiten, nachdem die erste Umgehungsschaltung einen Strom geleitet hat.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile wird nun auf die folgenden Beschreibungen in Zusammenhang mit der anliegenden Zeichnung Bezug genommen. Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Mikrofonsystems,
2 ein Schema einer Ausführungsform eines MEMS-Mikrofonsystems,
3 ein Wellenformdiagramm einer Ausführungsform eines Mikrofonsystems beim Betrieb,
4 ein Schema einer Ausführungsform eines Stromdetektionsblocks,
5 ein Schema einer anderen Ausführungsform eines Stromdetektionsblocks,
6 ein Schema einer anderen Ausführungsform eines MEMS-Mikrofonsystems und
7 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben eines Mikrofonsystems.
Entsprechende Zahlen und Symbole in den verschiedenen Figuren beziehen sich im Allgemeinen auf entsprechende Teile, sofern nichts anderes angegeben ist. Die Figuren sind gezeichnet, um die relevanten Aspekte der Ausführungsformen klar zu veranschaulichen, und sie sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht gezeichnet.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERLÄUTERUNG DIENENDER
AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Herstellung und Verwendung verschiedener Ausführungsformen werden nachstehend detailliert erörtert. Es ist jedoch zu verstehen, dass die verschiedenen hier beschriebenen Ausführungsformen in einer breiten Vielfalt spezifischer Zusammenhänge anwendbar sind. Die spezifischen erörterten Ausführungsformen dienen lediglich der Erläuterung spezifischer Arten zur Herstellung und Verwendung verschiedener Ausführungsformen und sollten nicht als in einem einschränkenden Sinne ausgelegt werden.
Die Beschreibung erfolgt in Bezug auf verschiedene Ausführungsformen in einem spezifischen Zusammenhang, nämlich Mikrofonwandler und insbesondere MEMS-Mikrofone. Einige der verschiedenen hier beschriebenen Ausführungsformen weisen MEMS-Wandlersysteme, MEMS-Mikrofonsysteme, Schnittstellenschaltungen für Wandler und MEMS-Wandlersysteme, Vorspannungsschaltungen für MEMS-Wandlersysteme und einen Schockschutz und eine Schockwiederherstellung für MEMS-Wandlersysteme auf. Gemäß anderen Ausführungsformen können Aspekte auch auf andere Anwendungen angewendet werden, die irgendeinen Sensortyp oder Wandlertyp betreffen, der ein physikalisches Signal in einen anderen Bereich umwandelt und sich mit Elektroniken gemäß einer auf dem Fachgebiet bekannten Art austauscht. Ein Aspekt der hier beschriebenen Ausführungsformen sieht eine Schnittstellenschaltung für ein Mikrofon vor, welche das Mikrofon vorspannt, das Mikrofon während eines Schockereignisses schützt und eine Vorspannung nach einem Schockereignis schnell wiederherstellt. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird ein Strom in verschiedenen Teilen der Schnittstellenschaltung während eines Schockereignisses induziert, wird der Strom durch einen Stromdetektionsblock detektiert und empfängt eine Steuerschaltung Informationen in Bezug auf den detektierten Strom und modifiziert eine Impedanz eines Abschnitts der Schnittstellenschaltung. Gemäß einigen Ausführungsformen wird die Impedanz während und/oder nach dem Schockereignis während eines Zeitraums modifiziert. In Bezug auf spezifische Ausführungsformen wird die Impedanz während und/oder nach dem Schockereignis verringert, wodurch es ermöglicht wird, dass die Vorspannung schneller wiederhergestellt wird.
1 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Mikrofonsystems 100 mit einer Vorspannungs- und Schockschaltung 104, die mit einem Mikrofon 102 und einem Verstärker 106 gekoppelt ist. Im dargestellten Blockdiagramm empfängt das Mikrofonsystem 100 eine Schallwelle 108 als eine Eingabe in das Mikrofon 102. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Mikrofon 102 ein kapazitives MEMS-Mikrofon mit einer rückseitigen Platte und einer Membran aufweisen. Die Schallwelle 108 kann bewirken, dass die Membran ausgelenkt wird, wodurch ein Spannungssignal erzeugt wird, das vom Mikrofon 102 in die Vorspannungs- und Schockschaltung 104 ausgegeben wird, welche das Spannungssignal dann dem Verstärker 106 zuführt. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen hält die Vorspannungs- und Schockschaltung 104 ein Vorladungsniveau am Mikrofon 102 während des Normalbetriebs aufrecht. Gemäß spezifischen Ausführungsformen wird das Vorladungsniveau am Mikrofon 102 direkt auf die Empfindlichkeit des Mikrofonsystems 100 bezogen.
Der Verstärker 106 kann eine Verstärkung A aufweisen. Gemäß anderen Ausführungsformen kann der Verstärker 106 Teil einer mehrstufigen Verstärkerschaltung sein, die zu einer Gesamtverstärkung A führt. Während des Normalbetriebs wird die Schallwelle 108 durch das Mikrofonsystem 100 von einem Drucksignal in ein verstärktes Spannungssignal umgewandelt.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen stellt die Vorspannungs- und Schockschaltung 104 während eines Schockereignisses einen Stromweg für die Ladung am Mikrofon 102 bereit und hilft dabei, nach dem Schockereignis eine Vorspannung am Mikrofon 102 wiederherzustellen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Schockereignis beispielsweise das Fallenlassen des Mikrofonsystems 100, einen physikalischen Schlag gegen eine Tonöffnung des Mikrofonsystems 100 oder sehr hohe Tonsignale in der Umgebung aufweisen. Bei einem solchen Schockereignis kann das Mikrofon 102 beschädigungsanfällig sein, falls die Vorladung am Mikrofon 102 nicht als Strom vom Mikrofon 102 abfließen kann. Die Vorspannungs- und Schockschaltung 104 kann Stromwege vom Mikrofon 102 zu einer Referenzspannung in der Art beispielsweise einer Spannungsquelle oder eines Masseanschlusses bereitstellen.
Nach einem Schockereignis kann die Vorspannungs- und Schockschaltung 104 einen Impedanzwert einer Kopplung zwischen dem Mikrofon 102 und einer Referenzspannug modifizieren, um den Vorspannungswert schneller wiederherzustellen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird die Empfindlichkeit nach einem Schockereignis erheblich beeinflusst, weil die Vorspannung (d.h. die Ladungsmenge am Mikrofon) während eines Schockereignisses beeinflusst wird. Falls die Empfindlichkeit nicht schnell wiederhergestellt wird, kann eine geänderte Funktionsweise des Mikrofonsystems von einem menschlichen Beobachter erkennbar sein. Beispielsweise wird die Qualität eines aufgezeichneten Signals hörbar beeinflusst. Gemäß einer spezifischen Ausführungsform kann die Vorspannungs- und Schockschaltung 104 einen Schalter zwischen einer Referenzspannung und dem Mikrofon 102 während eines Zeitraums schließen. Gemäß einigen Ausführungsformen kann der Zeitraum während des Schockereignisses beginnen. Gemäß anderen Ausführungsformen kann der Zeitraum nach dem Schockereignis beginnen. Der Zeitraum, wenn der Schalter geschlossen wird, kann auf einen spezifischen Zeitraum gesetzt werden. Gemäß einigen Ausführungsformen kann ein durch den geschlossenen Schalter fließender Strom überwacht werden und kann der Schalter geöffnet werden, wenn sich der Strom einem Schwellenwert nähert.
2 zeigt ein Schema einer Ausführungsform eines MEMS-Mikrofonsystems 200, das ein kapazitives MEMS-Mikrofon 210 aufweist, welches über Anschlüsse 206 und 208 an einer Schnittstellenschaltung 220 angebracht ist. Das MEMS-Mikrofon 210 weist eine auslenkbare Membran 204, die mit dem Anschluss 208 gekoppelt ist, und eine perforierte starre rückseitige Platte 202, die mit dem Anschluss 206 gekoppelt ist, auf. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen bewirkt eine von einer Tonöffnung (nicht dargestellt) auf die Membran 204 fallende Schallwelle, dass die Membran 204 ausgelenkt wird. Die Auslenkung ändert den Abstand zwischen der Membran 204 und der rückseitigen Platte 202, wodurch die Kapazität geändert wird, weil die rückseitige Platte 202 und die Membran 204 einen Parallelplattenkondensator bilden. Die Kapazitätsänderung wird als eine Spannungsänderung zwischen den Anschlüssen 206 und 208 detektiert. Die Schnittstellenschaltung 220 misst die Spannungsänderung zwischen den Anschlüssen 206 und 208 und stellt ein Ausgangssignal an einem Ausgang 234 bereit, welches der auf die Membran 204 fallenden Schallwelle entspricht.
Gemäß der dargestellten Ausführungsform ist ein Verstärker 212 mit dem Anschluss 206 gekoppelt und empfängt Spannungssignale vom MEMS-Mikrofon 210. Der Verstärker 212 verstärkt die vom MEMS-Mikrofon 210 empfangenen Spannungssignale und stellt das Ausgangssignal dem Ausgang 234 bereit. Gemäß anderen Ausführungsformen ist der Verstärker 212 die erste Stufe in einer mehrstufigen Verstärkerkaskade. Wie spezifisch gezeigt, kann der Verstärker 212 ein Sourcefolgerverstärker sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen hat das MEMS-Mikrofonsystem 200 eine Empfindlichkeit, die sich direkt auf eine über die Anschlüsse 206 und 208 an die rückseitige Platte bzw. die Membran 202 bzw. 204 angelegte Vorspannung bezieht. Weil sich die Empfindlichkeit direkt auf die Vorspannung bezieht, kann das MEMS-Mikrofonsystem 200 mit einer konstanten Ladungsmenge auf der rückseitigen Platte 202 und der Membran 204 betrieben werden. Eine Ladungspumpe 218 und eine Spannungsquelle 232 können gemeinsam dem MEMS-Mikrofon 210 die Vorspannung zuführen und die konstante Ladungsmenge festlegen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann zwischen der rückseitigen Platte 202 und der Membran 204 ein kleiner Leckstrom vorhanden sein. Die Ladungspumpe 218 und die Spannungsquelle 232 können auch den kleinen Leckstrom kompensieren.
Um eine konstante Ladung auf der rückseitigen Platte 202 und der Membran 204 aufrechtzuerhalten, kann die vom Anschluss 206 gesehene Impedanz sehr groß sein. Gemäß einigen spezifischen Ausführungsformen kann die Impedanz in der Größenordnung von 10 GΩ liegen. Gemäß anderen spezifischen Ausführungsformen kann die Impedanz in der Größenordnung von 100 GΩ oder darüber liegen.
Falls ein Schockereignis auftritt, kann die Ladung am MEMS-Mikrofon 210 die Diode 222 (für einen Druckerhöhungsschock) vorspannen und/oder die mit dem Anschluss 206 an einem Eingang des Verstärkers 212 gekoppelte Diode 228 (für einen Druckverringerungsschock) vorspannen und bewirken, dass ein Strom durch die Diode 222 und/oder die Diode 228 fließt. Weil der Anschluss 206 ein Hochimpedanzeingang zur Schnittstellenschaltung 220 ist, kann eine Spannungsänderung angewendet werden, bevor entweder die Diode 222 oder die Diode 228 in Durchlassrichtung vorgespannt wird und einen Strom leitet. Gemäß einigen Ausführungsformen kann eine antiparallele Diode 224 neben der Diode 222 aufgenommen werden und mit dem Anschluss 206 gekoppelt werden, um den Schaltungsknoten am Anschluss 206 vorzuspannen. Die Diode 224 arbeitet nur dann, wenn die Spannungsdifferenz zwischen der Spannungsquelle 232 und dem Anschluss 206 über dem Diodenabfall von 224 liegt. Gemäß einigen Ausführungsformen verbessert die Diode 224 die Vorspannung während der Initialisierung. Gemäß zusätzlichen Ausführungsformen stellt die Diode 224 im Fall eines MEMS-Lecks einen Vorstrom bereit, während eine hohe Eingangsimpedanz am Anschluss 206 beibehalten wird. Gemäß der dargestellten Ausführungsform ist ein Stromdetektionsblock 214 zwischen die Diode 222 und die Spannungsquelle 232 geschaltet und ist ein Stromdetektionsblock 215 zwischen die Diode 228 und einen Masseknoten geschaltet. Der Stromdetektionsblock 214 detektiert einen Strom durch die Diode 222, und der Stromdetektionsblock 215 detektiert einen Strom durch die Diode 228. Gemäß alternativen Ausführungsformen kann ein einziger Stromdetektionsblock 214 verwendet werden. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann der Stromdetektionsblock 214 an anderen Positionen innerhalb der Schnittstellenschaltung 220 mit anderen Schaltungselementen gekoppelt werden.
Weil nach einem Schockereignis Ladung vom MEMS-Mikrofon 210 entfernt wurde, kann die Empfindlichkeit geändert sein. Gemäß einigen Ausführungsformen gibt ein im Stromdetektionsblock 214 oder 215 detektierter Strom ein Schockereignis an, weil die Dioden 222 und 228 nur während eines Schockereignisses einen Strom leiten. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird der Stromdetektionsblock 214 oder 215 verwendet, um ein Schockereignis durch einen detektierten Strom anzugeben, indem ein Stromdetektionssignal einem logischen ODER-Gatter 216 zugeführt wird. Gemäß anderen Ausführungsformen kann das ODER-Gatter 216 unter Verwendung anderer digitaler Logik- oder Steuerschaltungen implementiert werden und eine andere Steuerlogik als ein logisches ODER aufweisen. Das ODER-Gatter 216 stellt einem Schalter 226 ein Schaltersteuersignal 230 bereit. Der Schalter 226 ist parallel zur Diode 222 geschaltet und umgeht die Diode 222, wenn er geschlossen ist, und verringert die am Anschluss 206 gesehene Impedanz. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein vom Stromdetektionsblock 214 oder 215 detektierter Strom das ODER-Gatter 216 veranlassen, den Schalter 226 unter Verwendung des Schaltersteuersignals 230 zu schließen. Durch Schließen des Schalters 226 kann die konstante Ladungsmenge am MEMS-Mikrofon 210 von der Spannungsquelle 232 schneller wiederhergestellt werden und kann die Nennempfindlichkeit nach einem Schockereignis schneller wiederhergestellt werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird das Wiederherstellen der Nennempfindlichkeit und der Funktionsweise eines Mikrofons nach einem Schockereignis in weniger als 50 ms abgeschlossen. Gemäß einigen Ausführungsformen kann das Wiederherstellen einer konstanten Ladungsmenge am MEMS-Mikrofon 210 infolge der hohen Impedanz der an den Anschluss 206 angeschlossenen Schaltung zwischen 50 ms und 1–10 Sekunden in Anspruch nehmen, falls der Schalter 226 offen ist. Falls der Schalter 226 jedoch geschlossen ist, kann das Wiederherstellen einer konstanten Ladungsmenge am MEMS-Mikrofon 210 weniger als 50 ms in Anspruch nehmen. Gemäß einigen Ausführungsformen kann das Wiederherstellen einer konstanten Ladungsmenge am MEMS-Mikrofon 210 weniger als 10 ms in Anspruch nehmen, falls der Schalter 226 geschlossen ist. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann das Wiederherstellen einer konstanten Ladungsmenge am MEMS-Mikrofon 210 weniger als 50 μs in Anspruch nehmen, falls der Schalter 226 geschlossen ist. Gemäß diesen verschiedenen Ausführungsformen kann der Zeitraum nach einem Schockereignis, während dessen der Schalter 226 geschlossen bleibt, eine veränderliche Länge aufweisen. Der Zeitraum kann ein fester Zeitraum, wie beispielsweise 20 ms, sein. Gemäß einigen Ausführungsformen kann der Zeitraum von einem Stromdetektionssignal vom Stromdetektionsblock 214 oder 215 abhängen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das Einrichten eines anfänglichen Ladungsniveaus am MEMS-Mikrofon 210 wegen der hohen am Anschluss 206 gesehenen Impedanz verzögert werden, wenn das MEMS-Mikrofonsystem 200 eingeschaltet wird. Gemäß einer solchen Ausführungsform kann ein Eingang 236 verwendet werden, um eine Initialisierungsbedingung für das ODER-Gatter 216 anzugeben, welches das Schaltersteuersignal 230 für das Schließen des Schalters 226 bereitstellt. Das Schließen des Schalters 226 während einer Initialisierungsbedingung kann das MEMS-Mikrofonsystem 200 in die Lage versetzen, ein Betriebsladungsniveau und die Nennempfindlichkeit schneller zu erreichen, wie vorstehend mit Bezug auf die Schockwiederherstellung beschrieben wurde.
3 zeigt ein Wellenformdiagramm einer Ausführungsform eines Mikrofonsystems 300 beim Betrieb und zeigt eine verbesserte Schockwiederherstellung, wenn verschiedene hier beschriebene Aspekte von Ausführungsformen verwendet werden. Eine Wellenform 302 zeigt eine Ausgangsspannung eines Mikrofonsystems ohne die Funktionalität der Schockdetektion und -wiederherstellung, und eine Wellenform 304 zeigt eine an ein Mikrofon innerhalb des Mikrofonsystems angelegte Vorspannung. Eine Wellenform 306 zeigt ein Schockdetektionssignal, und eine Wellenform 308 zeigt einen Schockstimulationsimpuls. Eine Wellenform 310 zeigt die Ausgangsspannung eines Mikrofonsystems mit einer Schockdetektion und -wiederherstellung, und eine Wellenform 312 zeigt die an ein Mikrofon angelegte Vorspannung mit Schockdetektion und -wiederherstellung. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Ausgangsspannung beispielsweise der Ausgabe 234 in 2 entsprechen und kann die Vorspannung einer zwischen die Anschlüsse 206 und 208 in 2 gelegten Spannung entsprechen.
Gemäß der dargestellten Ausführungsform erfolgt die Schockwiederherstellung mit der Detektions- und Wiederherstellungsfunktionalität gemäß hier beschriebenen Ausführungsformen schneller. Zur einer Zeit 314, die weniger als 100 ms nach einem dritten Schockereignis liegt, sind die Ausgangsspannungswellenform 302 und die Vorspannungswellenform 304 von den jeweiligen Anfangswerten erheblich getrennt. Zur Zeit 314 liegen die Ausgangsspannungswellenform 310 und die Vorspannungswellenform 312, die eine Schockwiederherstellung aufweisen, viel näher bei den Anfangswerten als die Wellenformen 302 und 304, die keine Schockwiederherstellung aufweisen.
4 zeigt ein Schema einer Ausführungsform eines Stromdetektionsblocks 400, die zum Implementieren des Stromdetektionsblocks 215 in 2 verwendet werden kann. Gemäß der dargestellten Ausführungsform fließt ein Strom durch einen Widerstand 402 und eine Diode 404. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen entspricht die Diode 404 der Diode 228 in 2. Der Widerstand 402 wandelt den Strom, der durch ein Schockereignis erzeugt werden kann, in eine Spannung um. Gemäß einigen Ausführungsformen kann ein Schockereignis bewirken, dass die Diode 404 in Durchlassrichtung vorgespannt wird, falls eine Eingangsspannung mehr als einen Diodenabfall unter der Masse liegt. Falls die Diode 404 in Durchlassrichtung vorgespannt ist, kann ein Vergleichereingangssignal 410 unter die Masse gezogen werden und bewirken, dass ein Ausgang 408 auf den hohen Pegel geht. Das Eingangssignal 410 wird mit einem zweiten Eingang (GND) des Vergleichers an einem MOSFET 418 verglichen. Das Vergleichsergebnis wird dann am Ausgang 408 ausgegeben, wodurch beispielsweise das ODER-Gatter 216 in 2 angesteuert werden kann. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann der Ausgang 408 eine Hysterese aufweisen, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Der gleiche Stromdetektionsblock kann verwendet werden, um den Stromdetektionsblock 214 für das Detektieren des Stroms durch die Diode 222 in 2 zu implementieren, indem die NMOS/PMOS- und VDD/GND-Verbindungen ausgetauscht werden, wie Fachleuten bekannt ist.
5 zeigt ein Schema einer anderen Ausführungsform eines Stromdetektionsblocks 500, die auch für das Implementieren des Stromdetektionsblocks 215 in 2 verwendet werden kann. Gemäß der dargestellten Ausführungsform ist ein MOSFET 502 mit einem Eingang gekoppelt und als eine MOS-Diode ausgelegt. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen entspricht diese MOS-Diode der Diode 228 in 2. Der MOSFET 502 ist mit dem Rest des Stromdetektionsblocks 500 gekoppelt, der den durch den MOSFET 502 fließenden Strom mit einer Referenzstromquelle 506 vergleicht. Falls eine Spannung am Eingang durch den Diodenabfall der MOS-Diode mit dem MOSFET 502 unter die Masse abfällt, fließt ein Strom durch den MOSFET 502 von der Masse zum Eingang. Ein solcher Strom veranlasst einen MOSFET 504, einen Strom zu leiten, weil die MOSFETs 502 und 504 als ein Stromspiegel geschaltet sind. Falls der durch den MOSFET 504 fließende Strom größer als die Referenzstromquelle 506 ist, gibt ein Ausgang 508 einen detektierten Strom an, indem er auf den hohen Pegel geht. Gemäß einigen Ausführungsformen ist der Ausgang 508 mit dem ODER-Gatter 216 gekoppelt. Gemäß einigen Ausführungsformen könnte der Stromdetektionsblock 500 in Bezug auf eine Spannungsquelle (an Stelle der Masse) reorientiert werden, indem NMOS/PMOS und VDD/GND ausgetauscht werden, um beispielsweise den Stromdetektionsblock 214 in 2 zu implementieren.
6 zeigt ein Schema einer anderen Ausführungsform eines MEMS-Mikrofonsystems 600 mit Stromdetektionsblöcken 614 und 615 und Dioden 622 und 628, die an einen Ausgang eines Verstärkers 612 angeschlossen sind. Der Betrieb des MEMS-Mikrofonsystems 600 mit einem MEMS-Mikrofon 610 und einer Schnittstellenschaltung 620 ähnelt jenem des MEMS-Mikrofonsystems 200 mit dem MEMS-Mikrofon 210 und der Schnittstellenschaltung 220. Durch Anordnen der Stromdetektionsblöcke 614 und 615 und der Dioden 622 und 628 an einem Ausgang des Verstärkers 612 wird ein anderer Messpunkt bereitgestellt, der Betrieb des MEMS-Mikrofonsystems 600 ist jedoch im Wesentlichen der gleiche wie mit Bezug auf das MEMS-Mikrofonsystem 200 in 2 beschrieben und wird nicht erneut beschrieben.
7 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens für einen Betrieb 700 eines Mikrofonsystems mit Schritten 702, 704 und 706 zum Schützen vor einem Schockereignis an einem Mikrofon und zur Wiederherstellung von diesem. In Schritt 702 wird ein durch ein Schockereignis hervorgerufener Strom von den Platten des Mikrofons fort geleitet. In Schritt 704 wird der von den Platten des Mikrofons fort fließende Strom detektiert. Schritt 702 kann dem Vorspannen einer Diode in Durchlassrichtung entsprechen. Gemäß anderen Ausführungsformen kann Schritt 702 dem Schließen eines Schalters entsprechen. Nach Schritt 704 verringert Schritt 706 die Impedanz einer mit den Platten des MEMS-Mikrofons gekoppelten Schnittstellenschaltung. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verringern der Impedanz einer Schnittstellenschaltung das Schließen eines Schalters aufweisen. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann der Schalter zwischen eine Platte des MEMS-Mikrofons und eine Referenzspannungsquelle geschaltet werden. Gemäß spezifischen Ausführungsformen kann in Schritt 706 die Impedanz für einen spezifischen Zeitraum verringert werden, bis die Platten des MEMS-Mikrofons einen Nennladungspegel mit einem entsprechenden Empfindlichkeitswert aufweisen. Gemäß einer Ausführungsform weist eine Schnittstellenschaltung Folgendes auf: einen Verstärker, der dafür ausgelegt ist, mit einem Wandler gekoppelt zu werden, eine erste Umgehungsschaltung, die mit einer ersten Spannungsreferenz und dem Verstärker gekoppelt ist, eine zweite Umgehungsschaltung, die mit der ersten Spannungsreferenz und dem Verstärker gekoppelt ist, und eine Steuerschaltung, die mit der zweiten Umgehungsschaltung gekoppelt ist. Die erste Umgehungsschaltung leitet einen Strom, wenn eine Eingangssignalamplitude, die größer als ein erster Schwellenwert ist, an den Wandler angelegt ist, und die Steuerschaltung veranlasst die zweite Umgehungsschaltung, während eines ersten Zeitraums einen Strom zu leiten, nachdem die erste Umgehungsschaltung einen Strom geleitet hat.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist die erste Umgehungsschaltung eine Diode auf. Die Schnittstellenschaltung kann auch einen ersten Stromdetektionsblock aufweisen, der mit der ersten Umgehungsschaltung und der zweiten Umgehungsschaltung gekoppelt ist. Gemäß einigen Ausführungsformen stellt der erste Stromdetektionsblock ein Steuersignal bereit, das der Steuerschaltung einen detektierten Strom anzeigt. Die zweite Umgehungsschaltung kann einen Halbleiterschalter mit einem ersten Leitungsanschluss, der mit der ersten Spannungsreferenz gekoppelt ist, mit einem zweiten Leitungsanschluss, der mit dem Verstärker gekoppelt ist, und einem Steueranschluss zum Empfangen eines Schaltsteuersignals aufweisen. Gemäß einer Ausführungsform empfängt die Steuerschaltung das Steuersignal vom ersten Stromdetektionsblock und stellt das Schaltsteuersignal dem Steueranschluss der zweiten Umgehungsschaltung bereit.
Gemäß einigen Ausführungsformen weist die Schnittstellenschaltung eine dritte Umgehungsschaltung auf, die mit einer zweiten Spannungsreferenz und dem Verstärker gekoppelt ist, und leitet die dritte Umgehungsschaltung einen Strom, wenn eine Eingangssignalamplitude, die einen größeren Betrag aufweist als ein zweiter Schwellenwert, an den Wandler angelegt wird. Die Schnittstellenschaltung kann auch einen zweiten Stromdetektionsblock aufweisen, der mit der dritten Umgehungsschaltung gekoppelt ist, und der zweite Stromdetektionsblock stellt ein zusätzliches Steuersignal bereit, das der Steuerschaltung einen detektierten Strom anzeigt.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen sind die erste, die zweite und die dritte Umgehungsschaltung mit einem Eingang des Verstärkers gekoppelt. Die Steuerschaltung veranlasst die zweite Umgehungsschaltung, einen Strom während des ersten Zeitraums, abhängig vom Schaltsteuersignal, zu leiten. Die Steuerschaltung weist gemäß einigen Ausführungsformen eine digitale Steuerlogik auf. Die Schnittstellenschaltung kann einen Vorspannungsgenerator aufweisen, der dafür ausgelegt ist, mit dem Wandler gekoppelt zu werden. Gemäß einigen Ausführungsformen weist die Schnittstellenschaltung den Wandler auf. Der Wandler kann ein kapazitives Mikrofon eines mikroelektromechanischen Systems (MEMS) mit einer rückseitigen Platte und einer auslenkbaren Membran sein.
Gemäß einer Ausführungsform weist ein Verfahren zum Betreiben eines Wandlers folgende Schritte auf: Leiten eines Stroms vom Wandler, wenn ein Eingangssignal mit einer Amplitude, deren Betrag größer als ein Schwellenwert ist, in den Wandler eingegeben wird, Detektieren des Stroms vom Wandler und Verringern der Impedanz zwischen dem Wandler und einer Spannungsquelle nach dem Detektieren des Stroms. Beim Verfahren kann auch eine konstante Ladung am Wandler während eines Normalbetriebs aufrechterhalten werden. Gemäß einigen Ausführungsformen wird beim Verringern der Impedanz zwischen dem Wandler und einer Spannungsquelle ein zwischen den Wandler und eine Spannungsquelle geschalteter Schalter geschlossen. Beim Verfahren kann ferner die Impedanz zwischen dem Wandler und der Spannungsquelle während einer Initialisierungsphase verringert werden.
Gemäß einer Ausführungsform weist ein Mikrofonsystem Folgendes auf: ein kapazitives MEMS-Mikrofon, einen Verstärker, der mit einer ersten kapazitiven Platte des MEMS-Mikrofons gekoppelt ist, und eine Ladungssteuerschaltung, die mit dem Verstärker gekoppelt ist. Die Ladungsvoreinstellungsschaltung weist Folgendes auf: eine erste Diode, die mit dem Verstärker gekoppelt ist, einen Umgehungsschalter, der mit dem Verstärker gekoppelt und parallel zur ersten Diode geschaltet ist, eine Stromdetektionsschaltung, die mit der ersten Diode und dem Umgehungsschalter gekoppelt ist, und eine Schaltersteuerschaltung, die mit der Stromdetektionsschaltung gekoppelt ist und den Umgehungsschalter steuert.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist das Mikrofonsystem Folgendes auf: eine zweite Diode, die mit dem Verstärker gekoppelt ist, eine zusätzliche Stromdetektionsschaltung, die mit der zweiten Diode und mit der Schaltersteuerschaltung gekoppelt ist, und/oder einen Vorspannungsgenerator, der mit einer zweiten kapazitiven Platte des MEMS-Mikrofons gekoppelt ist. Gemäß einigen Ausführungsformen weist die Schaltersteuerschaltung ein logisches ODER-Gatter auf. Die erste Diode kann mit einem Eingang des Verstärkers gekoppelt werden. Das Mikrofonsystem kann eine dritte Diode, die parallel zur ersten Diode geschaltet ist, aufweisen, und eine Anode der ersten Diode kann mit einer Kathode der dritten Diode gekoppelt sein.
Vorteile verschiedener Aspekte der Ausführungsformen und Modifikationen davon, wie hier beschrieben, umfassen das direkte Erfassen einer Änderung einer gespeicherten Ladung an einem kapazitiven MEMS-Sensor durch Detektieren eines Stroms hinter dem Hochimpedanzknoten, eine Anfangs- und Endzeitdetektion für Schockereignisse ohne das Einbringen störender Beobachter in das System, eine Schockdetektion mit einer verbesserten Zuverlässigkeit, eine Schockdetektion, die von Vorspannungsbedingungen unabhängig ist, und eine Schockdetektion ohne hinzugefügte parasitäre Komponenten oder Rauschquellen. Ein weiterer Vorteil umfasst eine schnelle Vorspannung eines Mikrofons auf eine Nennvorspannung nach einem Schockereignis und während einer Initialisierungsphase.
Wenngleich diese Erfindung mit Bezug auf veranschaulichende Ausführungsformen beschrieben wurde, soll diese Beschreibung nicht in einschränkendem Sinne ausgelegt werden. Verschiedene Modifikationen und Kombinationen der veranschaulichenden Ausführungsformen sowie andere Ausführungsformen der Erfindung werden Fachleuten beim Lesen der Beschreibung einfallen. Es ist daher beabsichtigt, dass die anliegenden Ansprüche jegliche dieser Modifikationen oder Ausführungsformen umfassen.

Claims

Schnittstellenschaltung, welche Folgendes umfasst: einen Verstärker, der dafür ausgelegt ist, mit einem Wandler gekoppelt zu werden, eine erste Umgehungsschaltung, die mit einer ersten Spannungsreferenz und dem Verstärker gekoppelt ist, wobei die erste Umgehungsschaltung dafür ausgelegt ist, einen Strom zu leiten, wenn eine Eingangssignalamplitude, die größer als ein erster Schwellenwert ist, an den Wandler angelegt ist, eine zweite Umgehungsschaltung, die mit der ersten Spannungsreferenz und dem Verstärker gekoppelt ist, und eine Steuerschaltung, die mit der zweiten Umgehungsschaltung gekoppelt ist und dafür ausgelegt ist, die zweite Umgehungsschaltung zu veranlassen, einen Strom während eines ersten Zeitraums zu leiten, nachdem die erste Umgehungsschaltung einen Strom geleitet hat.
Schnittstellenschaltung nach Anspruch 1, wobei die erste Umgehungsschaltung eine Diode umfasst.
Schnittstellenschaltung nach Anspruch 1 oder 2, welche ferner einen ersten Stromdetektionsblock umfasst, der mit der ersten Umgehungsschaltung und der zweiten Umgehungsschaltung gekoppelt ist, wobei der erste Stromdetektionsblock dafür ausgelegt ist, ein Steuersignal bereitzustellen, das der Steuerschaltung einen detektierten Strom anzeigt.
Schnittstellenschaltung nach Anspruch 3, wobei die zweite Umgehungsschaltung einen Halbleiterschalter umfasst, der einen ersten Leitungsanschluss, der mit der ersten Spannungsreferenz gekoppelt ist, einen zweiten Leitungsanschluss, der mit dem Verstärker gekoppelt ist, und einen Steueranschluss, der dafür ausgelegt ist, ein Schaltsteuersignal zu empfangen, aufweist.
Schnittstellenschaltung nach Anspruch 4, wobei die Steuerschaltung ferner dafür ausgelegt ist, das Steuersignal vom ersten Stromdetektionsblock zu empfangen und das Schaltsteuersignal dem Steueranschluss der zweiten Umgehungsschaltung bereitzustellen.
Schnittstellenschaltung nach Anspruch 5, welche ferner Folgendes umfasst: eine dritte Umgehungsschaltung, die mit einer zweiten Spannungsreferenz und dem Verstärker gekoppelt ist, wobei die dritte Umgehungsschaltung dafür ausgelegt ist, einen Strom zu leiten, wenn eine Eingangssignalamplitude, deren Betrag größer als ein zweiter Schwellenwert ist, an den Wandler angelegt ist, und einen zweiten Stromdetektionsblock, der mit der dritten Umgehungsschaltung gekoppelt ist, wobei der zweite Stromdetektionsblock dafür ausgelegt ist, ein zusätzliches Steuersignal bereitzustellen, das der Steuerschaltung einen detektierten Strom anzeigt.
Schnittstellenschaltung nach Anspruch 6, wobei die erste, die zweite und die dritte Umgehungsschaltung mit einem Eingang des Verstärkers gekoppelt sind.
Schnittstellenschaltung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Steuerschaltung ferner dafür ausgelegt ist, die zweite Umgehungsschaltung zu veranlassen, abhängig vom Schaltsteuersignal während des ersten Zeitraums einen Strom zu leiten.
Schnittstellenschaltung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Steuerschaltung eine digitale Steuerlogik umfasst.
Schnittstellenschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche ferner einen Vorspannungsgenerator umfasst, der dafür ausgelegt ist, mit dem Wandler gekoppelt zu werden.
Verfahren zum Betreiben eines Wandlers, welches folgende Schritte umfasst: Leiten eines Stroms von dem Wandler, wenn ein Eingangssignal mit einer Amplitude, deren Betrag größer als ein Schwellenwert ist, dem Wandler zugeführt wird, Detektieren des Stroms von dem Wandler, und Verringern einer Impedanz zwischen dem Wandler und einer Spannungsquelle nach dem Detektieren des Stroms.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei ferner eine konstante Ladung am Wandler während eines Normalbetriebs aufrechterhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei beim Verringern der Impedanz zwischen dem Wandler und einer Spannungsquelle ein zwischen den Wandler und eine Spannungsquelle geschalteter Schalter geschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei ferner die Impedanz zwischen dem Wandler und der Spannungsquelle während einer Initialisierungsphase verringert wird.
Mikrofonsystem, welches Folgendes umfasst: ein kapazitives mikroelektromechanisches System-(MEMS)-Mikrofon, einen Verstärker, der mit einer ersten kapazitiven Platte des MEMS-Mikrofons gekoppelt ist, und eine Ladungssteuerschaltung, die mit dem Verstärker gekoppelt ist, wobei die Ladungsvorspannungsschaltung Folgendes umfasst: eine erste Diode, die mit dem Verstärker gekoppelt ist, einen Umgehungsschalter, der mit dem Verstärker gekoppelt und parallel zur ersten Diode geschaltet ist, eine Stromdetektionsschaltung, die mit der ersten Diode und dem Umgehungsschalter gekoppelt ist, und eine Schaltersteuerschaltung, die mit der Stromdetektionsschaltung gekoppelt ist und dafür ausgelegt ist, den Umgehungsschalter zu steuern.
Mikrofonsystem nach Anspruch 15, welches ferner Folgendes umfasst: eine zweite Diode, die mit dem Verstärker gekoppelt ist, und eine zusätzliche Stromdetektionsschaltung, die mit der zweiten Diode und mit der Schaltersteuerschaltung gekoppelt ist.
Mikrofonsystem nach Anspruch 15 oder 16, welches ferner einen Vorspannungsgenerator umfasst, der mit einer zweiten kapazitiven Platte des MEMS-Mikrofons gekoppelt ist.
Mikrofonsystem nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei die Schaltersteuerschaltung ein logisches ODER-Gatter umfasst.
Mikrofonsystem nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei die erste Diode mit einem Eingang des Verstärkers gekoppelt ist.
Mikrofonsystem nach einem der Ansprüche 15 bis 19, welches ferner eine dritte Diode umfasst, die parallel zur ersten Diode geschaltet ist, wobei eine Anode der ersten Diode mit einer Kathode der dritten Diode gekoppelt ist.