DE102016122805A1

DE102016122805A1 - System und Verfahren für sensorunterstützte Mikrofone

Info

Publication number: DE102016122805A1
Application number: DE102016122805.2A
Authority: DE
Inventors: Andreas Wiesbauer; Elmar Bach; Marc Fueldner
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2015-12-04
Filing date: 2016-11-25
Publication date: 2017-06-08
Also published as: KR101883571B1; KR20170066267A; CN106878893B; US9967677B2; CN106878893A; US20170164118A1

Abstract

Ein System und Verfahren für sensorunterstützte Mikrofone enthält einen Verstärker mit einem Eingang, der konfiguriert ist, an einen Wandler gekoppelt zu werden, und einem Ausgang, der an eine Analogschnittstelle gekoppelt ist, um ein gewandeltes elektrisches Signal von dem Wandler auszugeben, einen Datenbus, der konfiguriert ist, an einen Umgebungssensor gekoppelt zu werden, eine Kalibrierungsparameter-Speicherschaltung, die an den Datenbus gekoppelt ist, wobei die Kalibrierungsparameter-Speicherschaltung Kalibrierungsdaten umfasst, die eine Empfindlichkeit des Wandlers mit Umgebungsmessungen, die von dem Umgebungssensor bereitgestellt werden, in Beziehung setzen, und eine Digitalschnittstelle, die an den Datenbus gekoppelt ist und konfiguriert ist, die Kalibrierungsdaten und die Umgebungsmessungen auszugeben.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Sensoren und Wandler und in besonderen Ausführungsformen Techniken und Mechanismen für ein sensorunterstütztes Mikrofon.
HINTERGRUND
Wandler wandeln Signale aus einer Domäne in eine andere um und werden häufig in Sensoren verwendet. Gewöhnliche Beispiele von Sensoren enthalten Mikrofone und Thermometer. Derartige Vorrichtungen wandeln Umweltphänomene (Schall, Wärme usw.) in elektrische Signale um.
Auf dem mikroelektromechanischen System (MEMS) basierende Sensoren enthalten eine Familie von Wandlern, die unter Verwendung von Mikrofertigungstechniken produziert werden. MEMS-Vorrichtungen wie MEMS-Mikrofone erfassen Informationen aus der Umgebung durch Messen von Veränderungen des physikalischen Zustands im Wandler und übertragen ein gewandeltes elektrisches Signal an Verarbeitungselektronik, die mit dem MEMS-Sensor verbunden ist. Viele MEMS-Vorrichtungen detektieren Veränderungen der Kapazität im Sensor, die unter Verwendung von Schnittstellenschaltungen in ein Spannungssignal umgewandelt werden kann. MEMS-Vorrichtungen können unter Verwendung von Mikrofertigung-Herstellungstechniken ähnlich denjenigen, die für integrierte Schaltungen verwendet werden, hergestellt werden. Häufige MEMS-Vorrichtungen enthalten Oszillatoren, Resonatoren, Beschleunigungsmesser, Gyroskope, Drucksensoren, Mikrofone und Mikrospiegel.
Die Leistung von MEMS-Vorrichtungen kann durch die Umgebung beeinflusst werden. Die Umgebungsabhängigkeit kann reduziert werden, indem bestimmte Aspekte von MEMS-Vorrichtungen und -Bausteinen wie Dicke von Substraten oder Klebeeigenschaften entworfen werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Technische Vorteile werden allgemein durch die Ausführungsformen dieser Offenbarung erreicht, die Systeme und Verfahren für sensorunterstützte Mikrofone beschreibt.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine Vorrichtung bereitgestellt. Die Vorrichtung enthält einen Verstärker mit einem Eingang, der konfiguriert ist, an einen Wandler gekoppelt zu werden, und einem Ausgang, der an eine Analogschnittstelle gekoppelt ist, um ein gewandeltes elektrisches Signal von dem Wandler auszugeben, einen Datenbus, der konfiguriert ist, an einen Umgebungssensor gekoppelt zu werden, eine Kalibrierungsparameter-Speicherschaltung, die an den Datenbus gekoppelt ist, wobei die Kalibrierungsparameter-Speicherschaltung Kalibrierungsdaten umfasst, die eine Empfindlichkeit des Wandlers mit Umgebungsmessungen, die von dem Umgebungssensor bereitgestellt werden, in Beziehung setzt, und eine Digitalschnittstelle, die an den Datenbus gekoppelt ist und konfiguriert ist, die Kalibrierungsdaten und die Umgebungsmessungen auszugeben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile wird jetzt Bezug genommen auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, von denen:
1 ein Blockdiagramm eines Wandlerbausteins der Ausführungsform zeigt;
2 schematisch Querschnitte eines Wandlerbausteins der Ausführungsform zeigt;
3 ein integriertes System der Ausführungsform zeigt;
4 einen Temperatursensorkern zeigt;
5 ein schematisches Diagramm eines Wandlersystems der Ausführungsform zeigt;
6 ein Audiosignal-Leseverfahren der Ausführungsform zeigt;
7A ein Audiosignal-Korrekturverfahren der Ausführungsform zeigt; und
7B ein Leseverfahren des korrigierten Audiosignals der Ausführungsform zeigt.
Korrespondierende Bezugszeichen und Symbole in den verschiedenen Figuren verweisen im Allgemeinen auf korrespondierende Teile, außer wenn anders angegeben. Die Figuren wurden gezeichnet, um die relevanten Aspekte der Ausführungsformen deutlich zu veranschaulichen, und sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht gezeichnet.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON VERANSCHAULICHENDEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden die Herstellung und Verwendung von Ausführungsformen dieser Offenbarung ausführlich diskutiert. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die hierin offenbarten Konzepte in einer großen Vielfalt von spezifischen Kontexten verkörpert werden können und dass die hierin diskutierten spezifischen Ausführungsformen lediglich veranschaulichend sind und nicht dazu dienen, den Schutzumfang der Ansprüche zu beschränken. Ferner versteht es sich, dass verschiedene Veränderungen, Ersetzungen und Abwandlungen hierin vorgenommen werden können, ohne das Wesen und den Schutzumfang dieser Offenbarung, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, zu verlassen.
Verschiedene Ausführungsformen integrieren einen Umgebungssensor mit einem Wandlerbaustein für eine MEMS-Vorrichtung. Eigenschaften der MEMS-Vorrichtung wie Empfindlichkeit, Versatz, Verzerrung usw. können durch Kombinieren von Ausgang von dem Umgebungssensor mit einer Funktion, die den Umgebungssensor mit Eigenschaften der MEMS-Vorrichtung in Beziehung setzt, kalibriert werden. Die Funktion kann z. B. ein Polynom sein und Vorrichtungen können Kalibrierung durch Empfangen von Koeffizienten für das Polynom durchführen. Drift im Ausgangssignal von dem Wandlerbaustein kann dann gemäß der berechneten Veränderung in den Eigenschaften der MEMS-Vorrichtung korrigiert werden. In einigen Ausführungsformen kann ein System, mit dem der Wandlerbaustein integriert ist, den Sensorausgang und Polynomkoeffizienten zusammen mit dem Ausgangssignal der MEMS-Vorrichtung von dem Wandlerbaustein empfangen und Korrektur auf der System- oder Anwendungsebene durchführen. In einigen Ausführungsformen kann der Wandlerbaustein selbst den Sensorausgang und die Polynomkoeffizienten verwenden, um das Ausgangssignal der MEMS-Vorrichtung auf der Bausteinebene zu korrigieren, bevor es an das System ausgegeben wird.
Ausführungsformen können außerdem Korrigieren von Driften anderer Komponenten in einem Wandlerbaustein gestatten. Zum Beispiel kann ein Wandlerbaustein andere Vorrichtungen wie eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) enthalten. Leistungsparameter dieser Vorrichtungen können je nach umgebenden Umgebungsbedingungen driften. Einbeziehung des Umgebungssensors kann außerdem Korrektur von Driften der Leistungsparameter dieser Vorrichtungen gestatten. Derartige Leistungsparameter können zum Beispiel Vorspannungsstrom, Vorspannungsimpedanz, Stromverbrauch, Verstärkung, Versatz, Taktfrequenz usw. enthalten.
Verschiedene Ausführungsformen können Vorteile erreichen. MEMS-Vorrichtungen und -Bausteine können unter relativ größerer Empfindlichkeit gegenüber Umgebungsbedingungen wie Temperatur und Beanspruchung leiden. Diese Empfindlichkeit gegenüber der Umgebung kann zunehmen, wenn die Vorrichtungen in der Größe weiter reduziert werden. Korrigieren der ausgegebenen elektrischen Signale von MEMS-Vorrichtungen kann Drift von MEMS-Vorrichtungen reduzieren, wodurch Genauigkeit und Zuverlässigkeit derartiger Vorrichtungen erhöht werden. Durchführen von Korrektur auf der System- oder Anwendungsebene kann relativ einfache Schaltungen zum Korrigieren von Vorrichtungsausgängen in dem Wandlerbaustein gestatten, während Durchführen von Korrektur auf der Vorrichtungsebene eine relativ einfache Programmierung auf der System- oder Anwendungsebene gestatten kann. Umgebungsdriften haben MEMS-Bausteine herkömmlicherweise Konstruktionseinschränkungen auferlegt. Korrektur von Umgebungsdriften im Ausgang einer MEMS-Vorrichtung kann MEMS-Bausteinen gestatten, frei von diesen Einschränkungen konstruiert zu werden.
Während die dargestellten Ausführungsformen im Kontext von Mikrofonempfindlichkeit und Temperatursensoren präsentiert werden, sollte anerkannt werden, dass hierin präsentierte Techniken verwendet werden könnten, eine große Vielfalt von elektrischen Signalen von MEMS-Vorrichtungen zu korrigieren, und dass diese Korrektur an vielen Typen von Umgebungssensoren durchgeführt werden könnte. Zum Beispiel könnten elektrische Signale von Beschleunigungsmessern oder Gyroskopen ebenfalls korrigiert werden und andere Umgebungssensoren wie Drucksensoren, Feuchtigkeitssensoren, Widerstandssensoren oder Sensoren für mechanische Beanspruchung könnten verwendet werden. Ferner könnten mehr als ein Sensor und/oder Sensortyp verwendet werden.
1 zeigt ein Blockdiagramm eines Wandlerbausteins 100 der Ausführungsform. Der Wandlerbaustein 100 enthält eine ASIC 102, ein MEMS-Mikrofon 104, einen Temperatursensor 106, ein Gehäuse 108. Das Gehäuse 108 weist eine Öffnung 110 auf, die Koppeln des MEMS-Mikrofons 104 an die umgebende Umgebung durch Schallkopplung 112 gestattet und Koppeln des Temperatursensors 106 an die umgebende Umgebung durch Temperaturkopplung 114 gestattet. In verschiedenen Ausführungsformen können die Positionierung und Integration des MEMS-Mikrofons 104 und des Temperatursensors 106 variieren, wie nachstehend beschrieben.
Die ASIC 102 enthält eine Mikrofonschaltung 116 und eine Sensorschaltung 118. Das MEMS-Mikrofon 104 ist an die Mikrofonschaltung 116 gekoppelt und der Temperatursensor 106 ist an die Sensorschaltung 118 gekoppelt. Die Mikrofonschaltung 116 verschaltet das MEMS-Mikrofon 104 mit der ASIC 102 und anderen Vorrichtungen. Die Sensorschaltung 118 verschaltet den Temperatursensor 106 mit der ASIC 102 und anderen Vorrichtungen. In einigen Ausführungsformen kann der Temperatursensor 106 eine Vorrichtung sein, die mit der ASIC 102 integriert ist. Während die dargestellten Ausführungsformen das MEMS-Mikrofon 104 und den Temperatursensor 106 durch eine gemeinsam genutzte Öffnung an die Umgebung gekoppelt und an die ASIC 102 gekoppelt zeigen, sollte anerkannt werden, dass die Vorrichtung mehrere Öffnungen aufweisen kann und/oder verschiedene Schnittstellenschaltungen aufweisen kann, die nicht in einem einzelnen ASIC-Plättchen oder in eine einzelne Schaltungsplatte integriert sind.
2 zeigt schematisch Querschnitte eines Wandlerbausteins 200 der Ausführungsform. Der Wandlerbaustein 200 enthält die ASIC 102, das MEMS-Mikrofon 104, den Temperatursensor 106, eine Schaltungsplatte 202, eine Abdeckung 204 und eine Öffnungsstruktur 206. Die Öffnungsstruktur 206 kann in der Schaltungsplatte 202 enthalten sein, so dass Schall von der umgebenden Umgebung durch die Öffnungsstruktur 206 zu dem MEMS-Mikrofon 104 übertragen werden kann. Die ASIC 102, das MEMS-Mikrofon 104 und die Abdeckung 204 können unter Verwendung von Kleber oder einer leitenden Paste an die Schaltungsplatte 202 angebracht sein.
Das MEMS-Mikrofon 104 enthält eine Membran 208, eine Rückplatte 210 und einen Hohlraum 212. Die Membran 208 trennt den Raum oder die Region, die von der Schaltungsplatte 202 und der Abdeckung 204 eingeschlossen wird, von der umgebenden Umgebung, die durch die Öffnungsstruktur 206 verfügbar ist. In einigen Ausführungsformen pflanzen sich akustische Signale durch die Öffnungsstruktur 206 in den Hohlraum 212 des MEMS-Mikrofons 104 fort. Derartige akustische Signale bewirken Auslenken der Membran 208, wodurch bewirkt wird, dass das MEMS-Mikrofon 104 gewandelte elektrische Signale basierend auf den einfallenden akustischen Signalen erzeugt.
In der dargestellten Ausführungsform sind die ASIC 102 und das MEMS-Mikrofon 104 auf verschiedenen Halbleitervorrichtungen gebildet und zu einem einzelnen Baustein integriert. In derartigen Ausführungsformen enthält der Wandlerbaustein 200 verschaltende leitende Leitungen 214. Die verschaltenden leitenden Leitungen 214 verkoppeln das MEMS-Mikrofon 104 mit der ASIC 102. Die verschaltenden leitenden Leitungen 214 können außerdem die ASIC 102 mit leitenden Leitungen (nicht dargestellt) auf der Schaltungsplatte 202, die eine gedruckte Schaltungsplatte (PCB) sein kann, verkoppeln. In einigen Ausführungsformen können die ASIC 102 und das MEMS-Mikrofon 104 auf demselben Halbleiterplättchen gebildet sein und somit weist der Wandlerbaustein 200 die verschaltenden leitenden Leitungen 214 unter Umständen nicht auf.
3 zeigt ein integriertes System 300 der Ausführungsform. Das integrierte System 300 enthält einen Wandlerbaustein 302, eine Benutzervorrichtung 304, Ausgangssignale 306 und Sensor- und Steuersignale 308. Der Wandlerbaustein 302 kann z. B. ein Baustein sein, der eine MEMS-Vorrichtung, einen Umgebungssensor und korrespondierende Unterstützungsschaltungen zum Korrigieren der MEMS-Vorrichtung mit Ausgang von dem Umgebungssensor (nicht dargestellt) enthält.
Die Benutzervorrichtung 304 kann ein System sein, mit dem der Wandlerbaustein 302 integriert ist. Während die Benutzervorrichtung 304 als ein einzelner Block dargestellt ist, sollte anerkannt werden, dass der Wandlerbaustein 302 mit einem System integriert sein könnte, das viele andere Funktionsblocks oder Vorrichtungen enthält. Zum Beispiel kann die Benutzervorrichtung 304 ein Telefon, Tablet, Computer oder dergleichen sein. Die Benutzervorrichtung 304 empfängt Ausgangssignale 306 von dem Wandlerbaustein 302.
Die Ausgangssignale 306 enthalten elektrische MEMS-Vorrichtung-Ausgangssignale von dem Wandlerbaustein 302. In einigen Ausführungsformen sind die Ausgangssignale 306 analoge Signale. Die Ausgangssignale 306 können z. B. Audiosignale von einem Mikrofon sein. In einigen Ausführungsformen kann der Wandlerbaustein 302 Analog-zu-Digital-Umwandlung durchführen, so dass die Ausgangssignale 306 digital sind.
Die Sensor- und Steuersignale 308 sind Digitalsignale, die Werte von dem Umgebungssensor enthalten, der mit der MEMS-Vorrichtung an dem Wandlerbaustein 302 verbaut ist. Die Sensor- und Steuersignale 308 werden über eine digitale Schnittstelle wie eine interintegrierte Schaltung (I²C) übertragen, die außerdem gestattet, dass die Benutzervorrichtung 304 den Wandlerbaustein 302 konfiguriert. In einigen Ausführungsformen können die Ausgangssignale 306 und die Sensor- und Steuersignale 308 getrennte Ausgangssignale sein. In einigen Ausführungsformen können die Signale eine kombinierte Schnittstelle wie SoundWire gemeinsam nutzen. Alternativ können andere Digitalschnittstellenbus-Typen wie I²S oder Impulscode-Modulation (PCM) verwendet werden.
Die Ausgangssignale 306 können von dem Wandlerbaustein 302 oder der Benutzervorrichtung 304 korrigiert werden. Die Korrektur kann durchgeführt werden, indem eine Eigenschaft der MEMS-Vorrichtung in dem Wandlerbaustein 302 als eine Funktion der Umgebungsbedingungen identifiziert wird. Zum Beispiel kann die Empfindlichkeit eines MEMS-Mikrofons in einigen Ausführungsformen als eine Funktion der Temperatur identifiziert werden. Eine derartige Funktion kann zum Beispiel gemäß s_mic = k(1 + a·(T – T₀) + b·(T – T₀)²) ausgedrückt werden, wobei T die gemessene Temperatur ist, T₀ eine Referenztemperatur ist, k eine Konstante ist, die Spannung zu Druck bei der Referenztemperatur in Beziehung setzt, und a und b Polynomkoeffizienten sind. In einigen Ausführungsformen kann k etwa 12 mV/Pa sein. Die Polynomkoeffizienten a und b können im Speicher des Wandlerbausteins 302 gespeichert oder auf die Benutzervorrichtung 304 verteilt sein (nachstehend diskutiert). Nachdem die Empfindlichkeit des MEMS-Mikrofons berechnet wurde, kann ein Korrekturbetrag für das Mikrofon gemäß
berechnet werden, wobei o_{mic,corrected} der korrigierte Ausgang des Mikrofons ist, o_mic das Ausgangssignal des Mikrofons ist, s_mic die berechnete Empfindlichkeit des Mikrofons ist (vorstehend diskutiert) und k die Konstante ist, die Spannung zu Druck in Beziehung setzt (vorstehend diskutiert). In einigen Ausführungsformen kann s_mic immer dann erneut berechnet werden, wenn eine beträchtliche Veränderung der Temperatur vorkommt.
In einigen Ausführungsformen führt die Benutzervorrichtung 304 die Korrektur der Ausgangssignale 306 durch. In derartigen Ausführungsformen empfängt die Benutzervorrichtung 304 außerdem die Funktion, die die Empfindlichkeit der MEMS-Vorrichtung zu Umgebungsbedingungen in Beziehung setzt. Die Funktion kann der Benutzervorrichtung 304 z. B. als Koeffizienten des Polynoms zugeführt werden. In einigen Ausführungsformen können die Koeffizienten im Speicher in dem Wandlerbaustein 302 gespeichert und in den Sensor- und Steuersignalen 308, die von der Benutzervorrichtung 304 gelesen werden, enthalten sein. Dieser Speicher kann zum Beispiel einen nichtflüchtigen Speicher wie einen EEPROM enthalten oder kann unter Verwendung von Sicherungen, elektronischen Sicherungen (e-Sicherungen) oder eines einmal programmierbaren (OTP) Speichers implementiert sein. In einigen Ausführungsformen umfasst der Speicher eine Metallmaske. In einigen Ausführungsformen können die Koeffizienten in der Benutzervorrichtung 304 sein. Zum Beispiel können die Koeffizienten mit einem von der Benutzervorrichtung 304 verwendeten Audio-Codierer/Decodierer (Codec) zugeführt werden. Die Koeffizienten können mittels einer Massenkalibrierung zugeführt werden, z. B. kann die Benutzervorrichtung 304 die Koeffizienten gemäß einer Kennung und/oder Versionsnummer, die in dem Wandlerbaustein 302 codiert ist, auswählen. Die Benutzervorrichtung 304 korrigiert die Ausgangssignale 306 durch z. B. Anpassen der Signalpegel. Der Pegel der Ausgangssignale 306 kann durch einen Verstärker angepasst werden oder kann digital angepasst werden.
In einigen Ausführungsformen führt der Wandlerbaustein 302 die Korrektur der Ausgangssignale 306 durch. Eine derartige Korrektur kann durchgeführt werden, bevor die Ausgangssignale 306 zur Benutzervorrichtung 304 ausgegeben werden. In derartigen Ausführungsformen sind die Koeffizienten im Speicher in dem Wandlerbaustein 302 gespeichert und Korrekturberechnungen werden von einem Prozessor, einer Mikrosteuerung oder einer Zustandsmaschine, der/die in dem Wandlerbaustein 302 enthalten ist, durchgeführt.
4 zeigt einen Temperatursensorkern 400, der eine Spannung ∆V_be erzeugt, die proportional zur Temperatur ist. Der Temperatursensorkern 400 enthält eine erste Stromquelle 402, eine zweite Stromquelle 404 und Dioden 406. Die Dioden 406 können unter Verwendung von als Dioden geschalteten BJT-Transistoren implementiert werden. In einigen Ausführungsformen können die Dioden 406 unter Verwendung mehrerer PNP-Transistoren implementiert werden. Die erste Stromquelle 402 und die zweite Stromquelle 404 sind konfiguriert, ein festes Verhältnis m zu haben, und werden den Dioden 406 zugeführt. Der Temperatursensorkern 400 enthält Knoten V_be1 und V_be2 zum Messen der Veränderung in der Differenzspannung ∆V_be der Dioden 406. Die Temperatur des Temperatursensorkerns 400 kann somit gemäß dem Verhältnis ∆V_be = kT / q·ln(m), bestimmt werden, wobei T die Temperatur in Kelvin ist, k die Boltzmann'sche Konstante ist, q die Ladung eines Elekrons ist und m das feste Verhältnis der ersten Stromquelle 402 zu der zweiten Stromquelle 404 ist. In einigen Ausführungsformen können die erste Stromquelle 402 und die zweite Stromquelle 404 den gleichen Strom erzeugen und können die Dioden 406 ungleiche Größen sein. In einigen Ausführungsformen kann jeder geeignete Temperatursensor, der im Fachgebiet bekannt ist, verwendet werden.
5 zeigt ein schematisches Diagramm eines Wandlersystems 500 der Ausführungsform. Das Wandlersystem 500 enthält die ASIC 102, das MEMS-Mikrofon 104 und den Temperatursensor 106. In einigen Ausführungsformen kann das Wandlersystem 500 in einem einzelnen Wandlerbaustein wie dem vorstehend unter Bezugnahme auf die 1–3 beschriebenen enthalten sein und kann auf mehreren verschiedenen mikrogefertigten Plättchen mit Schaltungselementen implementiert sein. In einigen Ausführungsformen kann der Temperatursensor 106 auf einem gleichen mikrogefertigten Plättchen wie die ASIC 102 und/oder das MEMS-Mikrofon 104 gebildet sein.
Das MEMS-Mikrofon 104 enthält eine Vorspannung V_mic und Differenzialausgänge V_inp und V_inn, die von der ASIC 102 verstärkt werden. Das MEMS-Mikrofon 104 weist in einigen Ausführungsformen Differenzialausgänge auf, z. B. wenn das MEMS-Mikrofon 104 eine Vorrichtung mit doppelter Rückplatte ist. In einigen Ausführungsformen kann das MEMS-Mikrofon eine einzelne Rückplatte haben und kann nur einen Ausgang aufweisen. Die Vorspannung V_mic kann von der ASIC 102 gesteuert werden und die Differenzialausgänge V_inp und V_inn können von der ASIC 102 verstärkt werden, bevor sie zu einem System oder einer Anwendung ausgegeben werden.
Die ASIC 102 enthält einen Verstärker 502, einen Bus 504, eine I²C-Schnittstelle 506, eine Hauptlogikeinheit 508, einen Speicher 510, eine Mikrofon-Vorspannungsschaltung 512 und eine Verstärkungssteuerschaltung 514. Der Verstärker 502 führt Signalverstärkung der Ausgänge des MEMS-Mikrofons 104 durch, z. B. verstärkt er die Differenzialausgänge V_inp und V_inn, um verstärkte Ausgänge V_outp bzw. V_outn zu erzeugen. In der veranschaulichten Ausführungsform ist der Verstärker 502 ein Differenzialverstärker. In einigen Ausführungsformen kann der Verstärker 502 ein Dual-Verstärker sein, der jeden jeweiligen Differenzialausgang V_inp und V_inn verstärkt. In einigen Ausführungsformen kann der Verstärker 502 die Differenzialausgänge V_inp und V_inn kombinieren, um einen einzelnen verstärkten Ausgang zu erzeugen. In einigen Ausführungsformen enthält der Verstärker 502 einen einzelnen Eingang und doppelte Ausgänge.
Vorrichtungen in der ASIC 102 können in dem Bus 504 verschaltet sein (müssen es aber nicht sein). Die I²C-Schnittstelle 506 ist mit dem Bus 504 verbunden und stellt eine Digitalschnittstelle für außerhalb befindliche Vorrichtungen zum Wechselwirken mit dem Wandlersystem 500 bereit. Zum Beispiel kann die I²C-Schnittstelle 506 Sensordaten und/oder Kalibrierungsdaten ausgeben, die von einem System zu lesen sind, mit dem das Wandlersystem 500 integriert ist, und kann außerdem Steuersignale für die ASIC 102 empfangen.
Die Hauptlogikeinheit 508 ist die Hauptverarbeitungsleitung für die ASIC 102. Sie enthält Funktionseinheiten und/oder Schaltungen zum Durchführen von Einschaltabläufen, Steuern von Leistungsmodi, Optimieren, Testen und Fehlerbeseitigung in der ASIC 102. Die Hauptlogikeinheit 508 kann außerdem Funktionen zum Kalibrieren des MEMS-Mikrofons 104 oder anderer Sensoren, die in dem Wandlersystem 500 enthalten sein können, enthalten. In einigen Ausführungsformen führt die Hauptlogikeinheit 508 Berechnungen durch, die zum Korrigieren der Differenzialausgänge V_inp und V_inn verwendet werden. Die Hauptlogikeinheit 508 kann eine Steuerung-Zustandsmaschine enthalten, die Ausgeben von Temperaturwerten oder Kalibrierungswerten in der I²C-Schnittstelle 506 steuert. In Ausführungsformen, in denen Signalkorrektur durch die ASIC 102 durchgeführt wird, kann die Hauptlogikeinheit 508 eine Funktion bewerten, die die Empfindlichkeit des MEMS-Mikrofons 104 mit Werten von dem Temperatursensor 106 in Beziehung setzt. Die Hauptlogikeinheit 508 kann dann die Verstärkung des Verstärkers 502 gemäß der berechneten Empfindlichkeit des MEMS-Mikrofons 104 anpassen.
Der Speicher 510 speichert Werte, die von der Hauptlogikeinheit 508 oder externen Systemen zur Kalibrierung und/oder Korrektur des Ausgangssignals verwendet werden. Werte in dem Speicher 510 können von der Hauptlogikeinheit 508 verwendet werden oder können in der I²C-Schnittstelle 506 ausgegeben werden, um von einem System oder einer Anwendung gelesen zu werden, mit dem/der das Wandlersystem 500 integriert ist. Der Speicher 510 kann ein flüchtiger Speicher sein, z. B. ein Direktzugriffspeicher (RAM), oder kann ein nichtflüchtiger Speicher sein, z. B. ein Flash-Speicher.
Die Mikrofonvorspannungsschaltung 512 stellt dem MEMS-Mikrofon 104 eine Vorspannung bereit. In einigen Ausführungsformen kann die Mikrofonvorspannungsschaltung 512 mit dem Bus 504 verbunden sein und von der Hauptlogikeinheit 508 gesteuert werden. Zum Beispiel kann die Hauptlogikeinheit 508 in Ausführungsformen, in denen die ASIC 102 Signalkorrektur durchführt, Korrektur des Ausgangssignals durch Anpassen der Empfindlichkeit des MEMS-Mikrofons 104 durchführen. Eine derartige Anpassung kann durch Anpassen der Vorspannungen des MEMS-Mikrofons 104 erreicht werden. Die Mikrofonvorspannungsschaltung 512 kann Vorrichtungen enthalten, die gewöhnlich im Fachgebiet zum Anpassen von elektrischer Vorspannung verwendet werden, wie eine Ladepumpe.
Die Verstärkungssteuerschaltung 514 steuert die Verstärkung des Verstärkers 502. Die Verstärkungssteuerschaltung kann mit dem Bus 504 verbunden sein und von der Hauptlogikeinheit 508 gesteuert werden. Zum Beispiel kann die Hauptlogikeinheit 508 in Ausführungsformen, in denen die ASIC 102 Signalkorrektur durchführt, Korrektur des Ausgangssignals durch Anpassen der Verstärkung des Verstärkers 502 durchführen. Die Verstärkungssteuerschaltung 514 kann die Verstärkung anpassen, indem sie z. B. eine programmierbare Vorspannungsschaltung oder ein geschaltetes Steuerelement enthält, die/das verwendet wird, Verstärkungseinstellungskomponenten in dem Verstärker 502 wie Widerstände, Kondensatoren oder auswählbare Verstärkungsstufen auszuwählen und abzuwählen.
Der Temperatursensor 106 enthält ein Sensorelement 516, einen Analog-zu-Digital-Wandler (ADC) 518 und eine Digitalschnittstelle 520. In einigen Ausführungsformen kann der Temperatursensor 106 mit dem Bus 504 der ASIC 102 verbunden sein. In einigen Ausführungsformen kann er durch andere Mechanismen wie die I²C-Schnittstelle 506 mit der ASIC 102 verbunden sein.
Das Sensorelement 516 führt Detektion von Temperaturänderungen durch. Es kann eine Halbleitervorrichtung wie der vorstehend diskutierte Temperatursensorkern 400 sein. In einigen Ausführungsformen kann das Wandlersystem 500 derart angeordnet sein, dass das Sensorelement 516 nahe dem MEMS-Mikrofon 104 ist. Eine derartige Konfiguration gestattet es, von dem Temperatursensor 106 erfasste Daten genauer zu verwenden, um Fehler oder Veränderungen der Empfindlichkeit des Ausgangs des MEMS-Mikrofons 104 zu korrigieren. In einigen Ausführungsformen kann das Sensorelement 516 ein Teil des MEMS-Mikrofons 104 sein. Zum Beispiel kann in Ausführungsformen, in denen das Sensorelement 516 ein Widerstandssensor ist, die Membran des MEMS-Mikrofons 104 ein Teil des Sensorelements 516 sein. In einigen Ausführungsformen kann mehr als ein Sensorelement 516 vorhanden sein; zum Beispiel können ein mit dem MEMS-Mikrofon 104 integriertes Sensorelement und ein anderes, mit der ASIC 102 integriertes Sensorelement vorhanden sein. Das elektrische Ausgangssignal von dem Sensorelement 516 kann eine Spannung sein, die die Veränderung der Spannung ∆V_be von Dioden 406 in dem Temperatursensorkern 400 angibt.
Der ADC 518 wandelt das elektrische Ausgangssignal von dem Sensorelement 516 in Datenabtastwerte um, die von der Hauptlogikeinheit 508 verwendbar sind. Daten können kontinuierlich oder auf Anforderung durch z. B. die Hauptlogikeinheit 508 von dem ADC 518 abgetastet werden.
Die Digitalschnittstelle 520 empfängt die Datenabtastwerte von dem ADC 518, verarbeitet sie und stellt sie der Hauptlogikeinheit 508 zur Verfügung. Datenabtastwerte von dem ADC 518 können von der Digitalschnittstelle 520 unter Verwendung z. B. einer Tiefpassfilterfunktion digital gefiltert werden. In einigen Ausführungsformen ist der ADC 518 ein Sigma-Delta- bzw. Σ∆-Modul und enthält die Digitalschnittstelle 520 ein Dezimierungsfilter für den ADC 518. Dieses Dezimierungsfilter kann zum Beispiel als ein kaskadiertes Integrator-Kamm- bzw. CIC-Filter implementiert sein. Alternativ kann der ADC 518 unter Verwendung anderer ADC-Architekturen, die im Fachgebiet bekannt sind, implementiert sein. Die Digitalschnittstelle 520 kann Speicher zum Speichern von Werten oder Koeffizienten, die von Digitalfiltern zu verwenden sind, enthalten. Nachdem Datenabtastwerte erfasst und wahlweise gefiltert wurden, werden sie der Hauptlogikeinheit 508 zur Verfügung gestellt. Die Digitalschnittstelle 520 kann Ausgangsregister zum Weiterleiten der ausgegebenen Temperaturwerte von dem Temperatursensor 106 zur Hauptlogikeinheit 508 enthalten.
6 zeigt ein Audiosignal-Leseverfahren 600 der Ausführungsform. Das Audiosignal-Leseverfahren 600 kann Operationen anzeigen, die in einem System mit einem sensorunterstützten Mikrofon wie das in 3 dargestellte integrierte System 300 vorkommen.
Das Audiosignal-Leseverfahren 600 beginnt durch Wandeln eines akustischen Signals in ein analoges elektrisches Signal (Schritt 602). Wandeln des akustischen Signals kann von einem MEMS-Mikrofon oder einem Wandlerbaustein durchgeführt werden. Als nächstes empfängt das System eine Funktion, die Temperatur und Empfindlichkeit des MEMS-Mikrofons in Beziehung setzt, von dem Wandlerbaustein (Schritt 604). Die empfangene Funktion kann z. B. Koeffizienten eines Polynoms umfassen. Als nächstes liest das System Werte von dem Temperatursensor an dem Wandlerbaustein (Schritt 606). Als nächstes berechnet das System eine Korrektur für das analoge elektrische Signal unter Verwendung der Temperatursensorwerte und der Funktion (Schritt 608). Schließlich wendet das System die Korrektur auf das analoge elektrische Signal an (Schritt 610). Wie in 6 dargestellt, werden einige Operationen von dem Wandlerbaustein durchgeführt, während andere an das System abgegeben werden. Durchführen von Korrektur des analogen elektrischen Signals in dem System gestattet eine Vereinfachung des Wandlerbausteins.
7A zeigt ein Audiosignal-Korrekturverfahren 700 der Ausführungsform. Das Audiosignal-Korrekturverfahren 700 kann Operationen anzeigen, die in einem Wandler mit einem unterstützenden Sensor wie das in 5 dargestellte Wandlersystem 500 vorkommen.
Das Audiosignal-Korrekturverfahren 700 beginnt durch Wandeln eines akustischen Signals in ein analoges elektrisches Signal (Schritt 702). Als nächstes wird eine Funktion empfangen, die Temperatur und Empfindlichkeit des MEMS-Mikrofons in Beziehung setzt (Schritt 704). Die empfangene Funktion kann z. B. Koeffizienten eines Polynoms umfassen und kann aus dem Speicher gelesen werden. Als nächstes werden Sensorwerte von dem Temperatursensor gelesen (Schritt 706). Als nächstes wird eine Korrektur für das analoge elektrische Signal unter Verwendung der Temperatursensorwerte und der Funktion berechnet (Schritt 708). Als nächstes wird das analoge elektrische Signal durch Anpassen der Verstärkung des analogen elektrischen Signals korrigiert (Schritt 710). Anpassung der Verstärkung kann durch z. B. Anpassen der Vorspannung für das MEMS-Mikrofon oder Anpassen der Verstärkung eines Verstärkers, der das analoge elektrische Signal verstärkt, durchgeführt werden. Schließlich wird das korrigierte analoge elektrische Signal an ein System oder eine Anwendung ausgegeben (Schritt 712).
7B zeigt ein Leseverfahren 750 des korrigierten Audiosignals der Ausführungsform. Das Leseverfahren 750 des korrigierten Audiosignals kann Operationen anzeigen, die in einer Anwendung oder einem System vorkommen, die/das einen Wandlerbaustein mit einem sensorunterstützten Mikrofon wie die in 3 dargestellte Benutzerausrüstung 304 enthält.
Das Audiosignal-Leseverfahren 750 beginnt durch Empfangen eines korrigierten analogen elektrischen Signals von einem Wandlerbaustein (Schritt 752). Damit endet das Audiosignal-Leseverfahren 750. Wie in den 7A und 7B dargestellt, werden Korrekturoperationen von dem Wandlerbaustein durchgeführt, während das System oder die Anwendung ein korrigiertes Signal liest. Durchführen von Korrektur des analogen elektrischen Signals in dem Wandlerbaustein gestattet eine Vereinfachung des Systems oder der Anwendung.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine Vorrichtung bereitgestellt. Die Vorrichtung enthält einen Verstärker mit einem Eingang, der konfiguriert ist, an einen Wandler gekoppelt zu werden, und einem Ausgang, der an eine Analogschnittstelle gekoppelt ist, um ein gewandeltes elektrisches Signal von dem Wandler auszugeben, einen Datenbus, der konfiguriert ist, an einen Umgebungssensor gekoppelt zu werden, eine Kalibrierungsparameter-Speicherschaltung, die an den Datenbus gekoppelt ist, wobei die Kalibrierungsparameter-Speicherschaltung Kalibrierungsdaten umfasst, die eine Empfindlichkeit des Wandlers mit Umgebungsmessungen, die von dem Umgebungssensor bereitgestellt werden, in Beziehung setzt, und eine Digitalschnittstelle, die an den Datenbus gekoppelt ist und konfiguriert ist, die Kalibrierungsdaten und die Umgebungsmessungen auszugeben.
In einigen Ausführungsformen enthält die Vorrichtung eine Verstärker-Verstärkungssteuerschaltung, die an den Verstärker gekoppelt ist, und eine Hauptlogikeinheit, die an den Datenbus und die Verstärker-Verstärkungssteuerschaltung gekoppelt ist, wobei die Hauptlogikeinheit konfiguriert ist, die Verstärkung des Verstärkers basierend auf den Kalibrierungsdaten und den Umgebungsmessungen anzupassen. In einigen Ausführungsformen enthält die Vorrichtung eine Benutzervorrichtung, die an die Digitalschnittstelle und die Analogschnittstelle gekoppelt ist, wobei die Benutzervorrichtung konfiguriert ist, einen Pegel des gewandelten elektrischen Signals als Reaktion auf die Kalibrierungsdaten und die Umgebungsmessungen anzupassen. In einigen Ausführungsformen enthält die Vorrichtung den Umgebungssensor. In einigen Ausführungsformen ist der Umgebungssensor ein Temperatursensor. In einigen Ausführungsformen ist der Umgebungssensor ein Sensor für mechanische Beanspruchung. In einigen Ausführungsformen ist der Umgebungssensor auf demselben Halbleiterplättchen wie der Verstärker und die Kalibrierungsparameter-Speicherschaltung. In einigen Ausführungsformen enthält die Vorrichtung den Wandler. In einigen Ausführungsformen umfasst der Wandler ein MEMS-Mikrofon. In einigen Ausführungsformen umfassen die Umgebungsmessungen Temperaturmessungen und in einigen Ausführungsformen umfassen die Kalibrierungsdaten Koeffizienten eines Polynoms, das eine Empfindlichkeit des MEMS-Mikrofons mit den Temperaturmessungen gemäß s_mic = k(1 + a·(T – T₀) + b·(T – T₀)²) in Beziehung setzt, wobei k eine Konstante ist, a und b die Koeffizienten sind, T eine der Temperaturmessungen ist und T₀ eine ideale Temperaturmessung ist. In einigen Ausführungsformen umfassen die Kalibrierungsdaten Koeffizienten eines Polynoms, wobei das Polynom eine Empfindlichkeit des Wandlers mit Umgebungsmessungen in Beziehung setzt. In einigen Ausführungsformen umfasst die Kalibrierungsparameter-Speicherschaltung einen Speicher.
Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein System bereitgestellt. Das System enthält einen Baustein, umfassend eine Umgebungsöffnung, einen Wandler, der angrenzend an der Umgebungsöffnung angeordnet ist, einen Umgebungssensor, der nahe dem Wandler angeordnet ist, und eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), wobei die ASIC eine Kalibrierungsparameter-Speicherschaltung enthält, die Daten speichert, die eine Empfindlichkeit des Wandlers mit Umgebungsmessungen, die von dem Umgebungssensor bereitgestellt werden, in Beziehung setzt.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Umgebungssensor einen Temperatursensor. In einigen Ausführungsformen umfasst der Umgebungssensor einen Sensor für mechanische Beanspruchung. In einigen Ausführungsformen umfassen die Kalibrierungsdaten Koeffizienten eines Polynoms. In einigen Ausführungsformen setzt das Polynom eine Empfindlichkeit des Wandlers gemäß s = k(1 + a·(M – M₀) + b·(M – M₀)²) mit den Umgebungsmessungen in Beziehung, wobei k eine Konstante ist, a und b die Koeffizienten sind, M eine der Umgebungsmessungen ist und M₀ eine ideale Umgebungsmessung ist. In einigen Ausführungsformen enthält das System eine Benutzervorrichtung, wobei die Benutzervorrichtung konfiguriert ist, ein gewandeltes elektrisches Signal, die Kalibrierungsdaten und die Umgebungsmessungen von dem Baustein zu empfangen. In einigen Ausführungsformen ist die Benutzervorrichtung ferner konfiguriert, einen Pegel des gewandelten elektrischen Signals als Reaktion auf die Kalibrierungsdaten und die Umgebungsmessungen anzupassen. In einigen Ausführungsformen enthält der Baustein ferner einen Verstärker, und wobei die ASIC konfiguriert ist, eine Verstärkung des Verstärkers als Reaktion auf die Kalibrierungsdaten und die Umgebungsmessungen anzupassen.
Gemäß noch einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren bereitgestellt. Das Verfahren umfasst Empfangen einer Funktion, die eine Empfindlichkeit des Wandlers mit umgebenden Umgebungsbedingungen des Wandlers in Beziehung setzt, Detektieren von umgebenden Umgebungsbedingungen des Wandlers, Berechnen einer Drift der Reaktionsfähigkeit des Wandlers gemäß der Funktion und den detektierten umgebenden Umgebungsbedingungen und Anpassen eines ausgegebenen elektrischen Signals von dem Wandler gemäß der Drift der Reaktionsfähigkeit.
In einigen Ausführungsformen umfasst Anpassen des ausgegebenen elektrischen Signals von dem Wandler, das ausgegebene elektrische Signal durch eine Benutzervorrichtung anzupassen. In einigen Ausführungsformen umfasst Anpassen des ausgegebenen elektrischen Signals von dem Wandler, eine Verstärkung eines Verstärkers, der an den Wandler gekoppelt ist, anzupassen und das ausgegebene elektrische Signal unter Verwendung des Verstärkers, der an den Wandler gekoppelt ist, zu verstärken. In einigen Ausführungsformen umfasst Berechnen der Drift der Reaktionsfähigkeit des Wandlers, die Funktion mit den detektierten umgebenden Umgebungsbedingungen zu bewerten. In einigen Ausführungsformen umfasst Empfangen der Funktion, Koeffizienten eines Polynoms zu empfangen, das eine Empfindlichkeit des Wandlers mit umgebenden Umgebungsbedingungen des Wandlers in Beziehung setzt.
Obwohl die Beschreibung ausführlich beschrieben wurde, versteht es sich, dass verschiedene Veränderungen, Ersetzungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne das Wesen und den Schutzumfang dieser Offenbarung, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, zu verlassen. Des Weiteren wird nicht beabsichtigt, dass der Schutzumfang der Offenbarung durch die hierin beschriebenen besonderen Ausführungsformen beschränkt wird, wie ein Fachmann im Fachgebiet leicht aus dieser Offenbarung ersehen wird, dass Prozesse, Maschinen, Herstellungsverfahren, stoffliche Zusammensetzungen, Mittel, Verfahren oder Schritte, die gegenwärtig existieren oder später zu entwickeln sind, im Wesentlichen die gleiche Funktion durchführen können oder im Wesentlichen das gleiche Ergebnis erreichen können wie die hierin beschriebenen korrespondierenden Ausführungsformen. Demgemäß sollen die beigefügten Ansprüche derartige Prozesse, Maschinen, Herstellungsverfahren, stoffliche Zusammensetzungen, Mittel, Verfahren oder Schritte in ihrem Umfang enthalten.
1 zeigt ein Blockdiagramm eines Wandlerbausteins 100 der Ausführungsform. Der Wandlerbaustein 100 enthält eine ASIC 102, ein MEMS-Mikrofon 104, einen Temperatursensor 106, ein Gehäuse 108. Das Gehäuse 108 weist eine Öffnung 110 auf, die Koppeln des MEMS-Mikrofons 104 an die umgebende Umgebung durch Schallkopplung 112 gestattet und Koppeln des Temperatursensors 106 an die umgebende Umgebung durch Temperaturkopplung 114 gestattet. In verschiedenen Ausführungsformen können die Positionierung und Integration des MEMS-Mikrofons 104 und des Temperatursensors 106 variieren, wie nachstehend beschrieben.
Die ASIC 102 enthält eine Mikrofonschaltung 116 und eine Sensorschaltung 118. Das MEMS-Mikrofon 104 ist an die Mikrofonschaltung 116 gekoppelt und der Temperatursensor 106 ist an die Sensorschaltung 118 gekoppelt. Die Mikrofonschaltung 116 verschaltet das MEMS-Mikrofon 104 mit der ASIC 102 und anderen Vorrichtungen. Die Sensorschaltung 118 verschaltet den Temperatursensor 106 mit der ASIC 102 und anderen Vorrichtungen. In einigen Ausführungsformen kann der Temperatursensor 106 eine Vorrichtung sein, die mit der ASIC 102 integriert ist. Während die dargestellten Ausführungsformen das MEMS-Mikrofon 104 und den Temperatursensor 106 durch eine gemeinsam genutzte Öffnung an die Umgebung gekoppelt und an die ASIC 102 gekoppelt zeigen, sollte anerkannt werden, dass die Vorrichtung mehrere Öffnungen aufweisen kann und/oder verschiedene Schnittstellenschaltungen aufweisen kann, die nicht in einem einzelnen ASIC-Plättchen oder in eine einzelne Schaltungsplatte integriert sind.

Claims

Vorrichtung, umfassend: einen Verstärker mit einem Eingang, der konfiguriert ist, an einen Wandler gekoppelt zu werden, und einem Ausgang, der an eine Analogschnittstelle gekoppelt ist, um ein gewandeltes elektrisches Signal von dem Wandler auszugeben; einen Datenbus, der konfiguriert ist, an einen Umgebungssensor gekoppelt zu werden; eine Kalibrierungsparameter-Speicherschaltung, die an den Datenbus gekoppelt ist, wobei die Kalibrierungsparameter-Speicherschaltung Kalibrierungsdaten umfasst, die eine Empfindlichkeit des Wandlers mit Umgebungsmessungen, die von dem Umgebungssensor bereitgestellt werden, in Beziehung setzt; und eine Digitalschnittstelle, die an den Datenbus gekoppelt ist und konfiguriert ist, die Kalibrierungsdaten und die Umgebungsmessungen auszugeben.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Verstärker-Verstärkungssteuerschaltung, die an den Verstärker gekoppelt ist; und eine Hauptlogikeinheit, die an den Datenbus und die Verstärker-Verstärkungssteuerschaltung gekoppelt ist, wobei die Hauptlogikeinheit konfiguriert ist, eine Verstärkung des Verstärkers basierend auf den Kalibrierungsdaten und den Umgebungsmessungen anzupassen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend eine Benutzervorrichtung, die an die Digitalschnittstelle und die Analogschnittstelle gekoppelt ist, wobei die Benutzervorrichtung konfiguriert ist, einen Pegel des gewandelten elektrischen Signals als Reaktion auf die Kalibrierungsdaten und die Umgebungsmessungen anzupassen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner den Umgebungssensor umfassend wobei optional der Umgebungssensor ein Temperatursensor oder ein Sensor für mechanische Beanspruchung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Umgebungssensor auf demselben Halbleiterplättchen wie der Verstärker und die Kalibrierungsparameter-Speicherschaltung ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner den Wandler umfassend wobei optional der Wandler ein MEMS-Mikrofon umfasst, wobei weiter optional die Umgebungsmessungen Temperaturmessungen umfassen und wobei die Kalibrierungsdaten Koeffizienten eines Polynoms umfassen, die eine Empfindlichkeit des MEMS-Mikrofons mit den Temperaturmessungen gemäß s_mic = k(1 + a·(T – T₀) + b·(T – T₀)²) in Beziehung setzen, wobei k eine Konstante ist, a und b die Koeffizienten sind, T eine der Temperaturmessungen ist und T₀ eine ideale Temperaturmessung ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Kalibrierungsdaten Koeffizienten eines Polynoms umfassen, wobei das Polynom eine Empfindlichkeit des Wandlers mit Umgebungsmessungen in Beziehung setzt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Kalibrierungsparameter-Speicherschaltung einen Speicher umfasst.
System, umfassend: einen Baustein, umfassend: eine Umgebungsöffnung; einen Wandler, der angrenzend an die Umgebungsöffnung angeordnet ist; einen Umgebungssensor, der nahe dem Wandler angeordnet ist; und eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), wobei die ASIC eine Kalibrierungsparameter-Speicherschaltung enthält, die Kalibrierungsdaten speichert, die eine Empfindlichkeit des Wandlers mit Umgebungsmessungen, die von dem Umgebungssensor bereitgestellt werden, in Beziehung setzt.
System nach Anspruch 9, wobei der Umgebungssensor einen Temperatursensor umfasst.
System nach Anspruch 9 oder 10, wobei der Umgebungssensor einen Sensor für mechanische Beanspruchung umfasst.
System nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Kalibrierungsdaten Koeffizienten eines Polynoms umfassen, wobei optional das Polynom eine Empfindlichkeit des Wandlers mit den Umgebungsmessungen gemäß s = k(1 + a·(M – M₀) + b·(M – M₀)²) in Beziehung setzt, wobei k eine Konstante ist, a und b die Koeffizienten sind, M eine der Umgebungsmessungen ist und M₀ eine ideale Umgebungsmessung ist.
System nach einem der Ansprüche 9 bis 12, ferner umfassend eine Benutzervorrichtung, wobei die Benutzervorrichtung konfiguriert ist, ein gewandeltes elektrisches Signal, die Kalibrierungsdaten und die Umgebungsmessungen von dem Baustein zu empfangen, wobei optional die Benutzervorrichtung ferner konfiguriert ist, einen Pegel des gewandelten elektrischen Signals als Reaktion auf die Kalibrierungsdaten und die Umgebungsmessungen anzupassen.
System nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei der Baustein ferner einen Verstärker umfasst und wobei die ASIC konfiguriert ist, eine Verstärkung des Verstärkers als Reaktion auf die Kalibrierungsdaten und die Umgebungsmessungen anzupassen.
Verfahren, umfassend: Empfangen einer Funktion, die eine Empfindlichkeit eines Wandlers mit umgebenden Umgebungsbedingungen des Wandlers in Beziehung setzt; Detektieren von umgebenden Umgebungsbedingungen des Wandlers; Berechnen einer Drift der Reaktionsfähigkeit des Wandlers gemäß der Funktion und den detektierten umgebenden Umgebungsbedingungen; und Anpassen eines ausgegebenen elektrischen Signals von dem Wandler gemäß der Drift der Reaktionsfähigkeit.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei Anpassen des ausgegebenen elektrischen Signals von dem Wandler umfasst, das ausgegebene elektrische Signal durch eine Benutzervorrichtung anzupassen.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, wobei Anpassen des ausgegebenen elektrischen Signals von dem Wandler umfasst: Anpassen einer Verstärkung eines Verstärkers, der an den Wandler gekoppelt ist; und Verstärken, unter Verwendung des Verstärkers, der an den Wandler gekoppelt ist, des ausgegebenen elektrischen Signals.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei Berechnen der Drift der Reaktionsfähigkeit des Wandlers umfasst, die Funktion mit den detektierten umgebenden Umgebungsbedingungen zu bewerten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei Empfangen der Funktion umfasst, Koeffizienten eines Polynoms zu empfangen, das eine Empfindlichkeit des Wandlers mit umgebenden Umgebungsbedingungen des Wandlers in Beziehung setzt.