DE102017128259B4

DE102017128259B4 - Elektrische Schaltungsanordnung zum Regeln einer Vorspannung für ein Mikrofon

Info

Publication number: DE102017128259B4
Application number: DE102017128259.9A
Authority: DE
Inventors: Tomasz Hanzlik; Gino Rocca; Marco De Blasi; Henning Petersen
Original assignee: TDK Electronics AG
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2017-11-29
Filing date: 2017-11-29
Publication date: 2019-07-11
Anticipated expiration: 2037-11-30
Also published as: US10506357B2; DE102017128259A1; JP6754102B2; JP2019126024A; CN109842838B; US20190166443A1; CN109842838A

Abstract

Eine elektrische Schaltungsanordnung (2) zum Regeln einer Vorspannung für einen Signalwandler eines Mikrofons (1) umfasst einen Vorspannungsgenerator (10) zum Erzeugen der Vorspannung (Vbias) für den Signalwandler (20) des Mikrofons (1) und einen Schalldruckdetektor (40) zum Detektieren des Schalldrucks, der auf den Signalwandler (20) des Mikrofons (1) einwirkt. Der Vorspannungsgenerator (10) ist dazu ausgebildet, die Vorspannung (Vbias) mit einem linear zunehmenden oder abnehmenden Gradienten zu erzeugen, falls der durch den Schalldruckdetektor (40) detektierte Schalldruck mindestens einen Schwellwert (Vth1, ..., Vth10) des Schalldrucks übersteigt oder darunter abfällt.

Description

Erfindungsgebiet
Die Offenbarung betrifft eine elektrische Schaltungsanordnung zum Regeln einer Vorspannung für ein Mikrofon, insbesondere ein MEMS-Mikrofon.
Hintergrund
Ein Mikrofon, beispielsweise ein MEMS-Mikrofon, umfasst einen kapazitiven Signalwandler, der als ein variabler Kondensator mit einer variablen Kapazität, die von einer Schaldruck abhängig ist, der auf eine Membran des variablen Kondensators einwirkt, modelliert werden kann. Der Signalwandler kann eine Membran und eine Rückplatte enthalten. Durch eine akustische Eingabe, insbesondere eine Druckwelle, kann die Membran derart ausgelenkt werden, dass sich der Abstand zwischen der Membran und der Rückplatte ändert, was zu einer Änderung der Kapazität des Signalwandlers führt. Wenn der Signalwandler sehr hohen Schalldruckpegeln (SPL) ausgesetzt wird, kann die Membran die Rückplatte berühren, so dass ein akustischer Kollaps der Membran auftreten kann.
Zum Betreiben des Mikrofons wird üblicherweise eine Vorspannung an den Signalwandler, insbesondere zwischen die Membran und die Rückplatte des Signalwandlers, angelegt. Durch Verstellen des Werts der Vorspannung kann die Empfindlichkeit des Signalwandlers verstellt werden. Um den Dynamikbereich des MEMS-Mikrofons zu erhöhen, kann seine Vorspannung reduziert werden, bevor der Schalldruckpegel so hoch wird, dass ein akustischer Kollaps stattfinden würde.
Der Signalwandler ist üblicherweise an einen Vorverstärker gekoppelt, der in Abhängigkeit von dem Schalldruck, der auf die Membran des Signalwandlers einwirkt, ein verstärktes Ausgangssignal erzeugt. Eine Reduktion der Vorspannung, um einen akustischen Kollaps zu verhindern, kann jedoch bewirken, dass die Vorverstärker-DC-Eingangsspannung sich von ihrem Vorspannungs-Arbeitspunkt wegbewegt, und sie möglicherweise auf Sättigung bringt, was zu einem Mangel an Empfindlichkeit und/oder Verzerrung führt.
In der US 2015/0163594 A1 ist ein Mikrofon mit einer automatischen Vorspannungsregelung beschrieben.
Es besteht ein Wunsch, eine elektrische Schaltungsanordnung bereitzustellen, um die Vorspannung für einen Signalwandler eines Mikrofons zu regeln, um Störspitzen im Mikrofon zu minimieren.
Eine Ausführungsform einer elektrischen Schaltungsanordnung zum Regeln einer Vorspannung für einen Signalwandler eines Mikrofons ist in Anspruch 1 spezifiziert.
Die elektrische Schaltungsanordnung umfasst einen Vorspannungsgenerator zum Erzeugen der Vorspannung für den Signalwandler des Mikrofons, einen Schalldruckdetektor zum Detektieren des Schalldrucks, der auf den Signalwandler des Mikrofons einwirkt. Der Vorspannungsgenerator ist dazu ausgebildet, die Vorspannung mit einem linear zunehmenden oder abnehmenden Gradienten zu erzeugen, falls der durch den Schalldruckdetektor detektierte Schalldruck mindestens einen Schwellwert des Schalldrucks übersteigt oder darunter abfällt.
Insbesondere ist der Vorspannungsgenerator dazu ausgebildet, die Vorspannung mit einem linear zunehmenden Gradienten zu erzeugen, falls der durch den Schalldruckdetektor detektierte Schalldruck den mindestens einen Schwellwert übersteigt. Weiterhin ist der Vorspannungsgenerator dazu ausgebildet, die Vorspannung mit einem linear abnehmenden Gradienten zu erzeugen, falls der durch den Schalldruckdetektor detektierte Schalldruck unter den mindestens einen Schwellwert abfällt.
Um den linear zunehmenden oder abnehmenden Gradienten der Vorspannung zu erzeugen, umfasst der Vorspannungsgenerator eine erste Generatoreinheit zum Erzeugen eines ersten Vorspannungsanteils und eine zweite Generatoreinheit zum Erzeugen eines zweiten Vorspannungsanteils. Der Wert der Vorspannung wird in Abhängigkeit von dem ersten und zweiten Vorspannungsanteil erzeugt. Gemäß einer möglichen Ausführungsform der elektrischen Schaltungsanordnung kann die Vorspannung durch eine Addition aus dem ersten Vorspannungsanteil und dem zweien Vorspannungsanteil erzeugt werden.
Die erste Generatoreinheit kann mehrere Ladungspumpstufen umfassen, die aktiviert/in Betrieb gesetzt oder deaktiviert/außer Betrieb gesetzt werden können. Die erste Generatoreinheit ist derart ausgebildet, dass, falls der Schalldruck einen der Schwellwerte übersteigt, eine der Ladungspumpstufen so deaktiviert/außer Betrieb gesetzt wird, sodass der erste Vorspannungsanteil um einen vordefinierten Pegel/vordefinierten Spannungssprung reduziert wird. Infolgedessen wird der erste Vorspannungsanteil stufenweise reduziert. Gleichzeitig wird immer dann, wenn eine der ersten Ladungspumpstufen deaktiviert/außer Betrieb gesetzt wird, der durch die zweite Generatoreinheit erzeugte zweite Vorspannungsanteil um eine Ladungspumpstufenspannung erhöht und dann auf seinen ursprünglichen Wert abgesenkt. Der Gradient der linearen Abnahme des zweiten Vorspannungsanteils hängt von dem Spannungssprung und der Zeit ab, während der der Schalldruck zwischen aufeinanderfolgenden Schwellwerten ansteigt.
Falls andererseits detektiert wird, dass der Schalldruck unter einen der Schwellwerte abfällt, wird eine der Ladungspumpstufen der ersten Generatoreinheit aktiviert/in Betrieb gesetzt, sodass der erste Vorspannungsanteil um einen durch eine Ladungspumpstufe erzeugten vordefinierten Spannungspegel/Spannungssprung erhöht wird. Wenn gleichzeitig der erste Vorspannungsanteil um den vordefinierten Spannungspegel erhöht wird, wird der zweite Vorspannungsanteil durch die zweite Generatoreinheit um den vordefinierten Spannungspegel/Spannungssprung einer Ladungspumpstufe reduziert. Der zweite Vorspannungsanteil wird dann wieder auf seinen ursprünglichen Wert erhöht. Die Steigung des Gradienten des zweiten Vorspannungsanteils hängt von dem Spannungssprung und der Zeit ab, während der der Schalldruckpegel zwischen aufeinanderfolgenden Schwellwerten reduziert wird.
Die Verwendung eines linear zunehmenden oder abnehmenden Gradienten der Vorspannung eines kapazitiven Signalwandlers eines Mikrofons auf gesteuerte Weise, wie oben beschrieben, zeigt eine vernachlässigbare Einwirkung auf den durch die Vorspannung festgelegten Arbeitspunkt des Vorverstärkers des Mikrofons. Insbesondere gestattet die lineare Variation der Vorspannung, dass die Reaktion des Verstärkers des Signalwandlers des Mikrofons verbessert wird, wenn die Mikrofonvorspannung aufgrund einer Schalldruckvariation unter einer gewissen Spannungsvariation über der Zeit ist. Die elektrische Schaltungsanordnung zum Regeln der Vorspannung für den Signalwandler des Mikrofons ermöglicht es, das Mikrofon von einem Kollapsereignis fernzuhalten und den Vorverstärker vor einem Sättigungseffekt zu schützen.
Figurenliste

1 zeigt eine Ausführungsform eines Mikrofons, das einen Vorspannungsgenerator, einen Signalwandler und eine Vorverstärker umfasst;
2 zeigt eine Ausführungsform einer elektrischen Schaltungsanordnung zum Regeln einer Vorspannung für einen Signalwandler eines Mikrofons;
3A zeigt eine Ausführungsform einer Generatoreinheit des Vorspannungsgenerators zum Erzeugen eines zweiten Vorspannungsanteils während des Anstiegs des Schalldruckpegels zwischen aufeinanderfolgenden Schwellwerten;
3B zeigt eine Ausführungsform einer Generatoreinheit des Vorspannungsgenerators zum Erzeugen eines zweiten Vorspannungsanteils während einer Abnahme des Schalldruckpegels zwischen aufeinanderfolgenden Schwellwerten;
4 zeigt einen Verlauf des ersten und zweiten Vorspannungsantels während einer Variation des zweiten Schalldruckpegels; und
5 veranschaulicht eine Variation des Schalldrucks zwischen mehreren Schwellwerten und dem dazugehörigen ersten und zweiten Vorspannungsanteil, die durch den Vorspannungsgenerator erzeugt werden.

Ausführliche Beschreibung
1 zeigt eine Ausführungsform eines Mikrofons 1, beispielsweise eines MEMS-Mikrofons, umfassend einen Vorspannungsgenerator 10 zum Erzeugen einer Vorspannung Vbias, die zum Betreiben eines Signalwandlers 20 des Mikrofons vorgesehen ist. Der Signalwandler 20 umfasst einen variablen Kondensator mit einer variablen Kapazität, der seine Kapazität in Abhängigkeit von einer Schallwelle ändert, die auf eine Membran des variablen Kondensators einwirkt. Der Signalwandler 20 erzeugt ein Eingangssignal Vin für einen Verstärker/Vorverstärker 30, um ein verstärktes Ausgangssignal AUS zu erzeugen. Der Pegel des Eingangssignals Vin ändert sich in Abhängigkeit von dem auf den Signalwandler 20 ausgeübten Schalldruck. Der variable Kondensator des Signalwandlers 20 umfasst eine Membran 21 und eine Rückplatte 22.
Durch eine akustische Eingabe, insbesondere eine Druckwelle, kann die Membran 21 derart ausgelenkt werden, dass sich die Distanz zwischen der Membran 21 und der Rückplatte 22 ändert, was zu einer Kapazitätsänderung des Signalwandlers führt. Wenn jedoch der Signalwandler sehr hohen Schalldruckpegeln ausgesetzt wird, kann es zu einem Kollaps der Membran kommen. Der Kollaps kann zu einem Kontakt zwischen der Membran 21 und der Rückplatte 22 führen.
Um das Auftreten eines akustischen Kollapses des Mikrofons zu verzögern und den Dynamikbereich des Mikrofons zu vergrößern, kann die Vorspannung Vbias reduziert werden, bevor der Schalldruckpegel zu hoch wird. Eine Reduktion bei der Vorspannung Vbias bewirkt jedoch, dass sich die DC-Eingangsspannung des Vorverstärkers von ihrem Vorspannungs-Arbeitspunkt wegbewegt und sie potentiell auf Sättigung bringt, was wiederum zu einem Mangel an Empfindlichkeit und/oder zu einer Verzerrung führt.
2 zeigt eine Ausführungsform einer elektronischen Schaltungsanordnung 2, des Mikrofons 1 zum Regeln der Vorspannung Vbias für den Signalwandler 20 des Mikrofons, so dass ein akustischer Kollaps verhindert oder zumindest verzögert wird. Die Vorspannung Vbias wird auf gesteuerte Weise und mit einer vernachlässigbaren Auswirkung auf den durch die Vorspannung festgelegten Arbeitspunkt des Vorverstärkers 30 variiert, d.h. reduziert und erhöht.
Die elektrische Schaltungsanordnung 2 umfasst einen Vorspannungsgenerator 10 zum Erzeugen der Vorspannung Vbias für einen Signalwandler 20 des Mikrofons. Der Vorspannungsgenerator 10 ist an den Signalwandler 20 des Mikrofons gekoppelt. Ein durch den Signalwandler 20 erzeugtes und durch den Verstärker 30 empfangenes Eingangssignal Vin wird durch den Verstärker 30 verstärkt. Der Verstärker 30 erzeugt das verstärkte Ausgangssignal AUS in Abhängigkeit von dem Eingangssignal Vin des Signalwandlers 20. Die elektrische Schaltungsanordnung umfasst weiterhin einen Schalldruckdetektor 40 zum Detektieren des Schalldrucks, der auf den Signalwandler 20 des Mikrofons einwirkt. Der Vorspannungsgenerator 10 ist dazu ausgebildet, die Vorspannung Vbias mit einem linear zunehmenden oder abnehmenden Gradienten/einer linear zunehmenden oder abnehmenden Steigung zu erzeugen, falls der durch den Schalldruckdetektor 40 detektierte Schalldruck mindestens einen vordefinierten Schwellwert des Schalldrucks übersteigt oder darunter abfällt.
Die elektrische Schaltungsanordnung 2 umfasst eine Steuerschaltung 50 zum Überwachen des durch den Schalldruckdetektor 40 detektierten Schalldrucks und zum Steuern des Vorspannungsgenerators 10 in Abhängigkeit von dem durch den Schalldruckdetektor 40 detektierten Schalldruck.
Der Vorspannungsgenerator 10 umfasst eine erste Generatoreinheit 100 zum Erzeugen eines ersten Vorspannungsanteils und eine zweite Generatoreinheit 200 zum Erzeugen eines zweiten Vorspannungsanteils. Der Wert der Vorspannung Vbias hängt von dem ersten und zweiten Vorspannungsanteil ab. Die erste Generatoreinheit 100 kann als eine Ladungspumpe ausgebildet sein, die mehrere Ladungspumpenstufen 110A, 110B, ..., 110n umfasst.
Der Betrieb der elektronischen Schaltungsanordnung 1 wird unten unter Bezugnahme auf die 3A, 3B, 4 und 5 erläutert.
3A zeigt einen Verlauf des zweiten Schalldruckpegels SPL, der zwischen den Schwellwerten Vth1 und Vth2 zunimmt. Der Schalldruckpegel nimmt von einem Zeitpunkt tn-1 bis zu einem Zeitpunkt tn mit einem ersten Gradienten und nach dem Zeitpunkt tn mit einem anderen Gradienten zu, der im Folgenden nicht betrachtet wird. Der Schalldruckpegel übersteigt den Schwellwert Vth1 zum Zeitpunkt tn-1 und den Schwellwert Vth2 zum Zeitpunkt tn.
Die Steuerschaltung 50 überwacht den Schalldruckpegel, der durch den Schalldruckdetektor 40 detektiert wird. Insbesondere detektiert die Steuerschaltung 50 den Zeitpunkt tn-1, wenn der Schalldruckpegel SPL den Schwellwert Vth1 übersteigt, und detektiert weiterhin den Zeitpunkt tn, wenn der Schalldruckpegel SPL den Schwellwert Vth2 übersteigt. Solange der Schalldruckpegel SPL unter dem Schwellwert Vth2 liegt, erzeugt die Generatoreinheit 100 den Vorspannungsanteil Vbias1 mit einem Spannungspegel V1. In dem Moment, wenn der Schalldruckpegel SPL den Schwellwert Vth2 übersteigt, d.h. zum Zeitpunkt tn, erzeugt die Generatoreinheit 100 einen Spannungssprung ΔVbias1, so dass der Vorspannungsanteil Vbias1 mit einem niedrigeren Pegel V2 erzeugt wird. Der niedrigere Spannungspegel V2 liegt um den vordefinierten Spannungspegel ΔVbias1 unter dem Spannungspegel V1. Der Spannungspegel V2 wird für das Zeitintervall Δtn erzeugt, d.h. die Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt tn-1 und tn.
Die Generatoreinheit 100 erzeugt einen treppenförmigen Verlauf des Vorspannungsanteils Vbias1 durch Deaktivieren/außer Betrieb setzen einer der Ladungspumpenstufen 110a, 110b, ..., 110n der Generatoreinheit 100. Falls die Steuerschaltung 50 feststellt, dass einer der vordefinierten Schwellwerte überschritten wird, wird eine der Ladungspumpenstufen 110a, ..., 110n deaktiviert. Der neue Wert des Vorspannungsanteils wird infolge des Überschreitens eines der Schwellwerte für eine Zeitspanne zwischen dem einen der Schwellwerte und einem nachfolgenden der Schwellwerte erzeugt. Hinsichtlich 3A wird der Spannungswert V2 infolge des Überschreitens des Schwellwerts Vth1 erzeugt.
Zur gleichen Zeit, zu der die Generatoreinheit 100 den Spannungspegel V2 erzeugt, d.h. zum Zeitpunkt tn, erzeugt die Generatoreinheit 200 einen Spannungssprung von einem ersten Nennspannungswert Vrefset1 auf einen zweiten höheren Spannungswert Vrefset2. Die Generatoreinheit 2 reduziert dann den Vorspannungsanteil Vbias2 von dem Spannungswert Vrefset2, bis der nominelle, erste Spannungswert Vrefset1 wieder erreicht wird. Wie in 3A dargestellt, besitzt der Spannungsanteil Vbias2 einen kontinuierlichen abnehmenden Verlauf für eine Zeitspanne Δtn. Die Steigung des abnehmenden Gradienten des Vorspannungsanteils Vbias2 wird durch - ΔVbias2/Δtn bestimmt, wobei der Spannungssprung ΔVbias2 gleich dem Spannungssprung ΔVbias1 ist und die Zeitspanne Δtn die Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt tn-1 und tn ist, während der der Schalldruckpegel SPL von dem Schwellwert Vth1 auf den Schwellwert Vth2 steigt.
Die Generatoreinheit 200 ist dazu ausgebildet, den Vorspannungsanteil Vbias2 mit einem linear abnehmenden Gradienten zwischen dem Wert Vrefset2 und dem Wert Vrefset1 des Vorspannungsanteils Vbias2 zu erzeugen, wobei die Steigung des linear abnehmenden Gradienten durch die Zeitspanne Δtn zwischen dem Zeitpunkt t-1 und dem Zeitpunkt tn bestimmt wird, falls die Steuerschaltung 50 festgestellt hat, dass der durch den Schalldruckdetektor detektierte Schalldruckpegel den Schwellwert Vth1 zum Zeitpunkt tn-1 überschritten hat und der Schalldruckpegel den Schwellwert Vth2 zum Zeitpunkt tn überschritten hat.
Der Verlauf des Vorspannungsanteils Vbias2 kann durch einen Digital-Analog-Umsetzer 210 der Generatoreinheit 200 erzeugt werden. Der Digital-Analog-Umsetzer 210 wird durch ein Steuersignal gesteuert, das durch die Steuerschaltung 50 generiert wird, beispielsweise durch Steuerbits b0, ..., b4. Wie in 3A dargestellt, kann die Vorspannung Vbias2 eine feste DC-Spannung sein, die beispielsweise unter Verwendung von vier oder mehr, durch die Steuerschaltung 50 generierte Steuerbits verstellt werden kann.
Der Vorspannungsgenerator 10 ist dazu ausgebildet, die Vorspannung Vbias in Abhängigkeit von dem Vorspannungsanteil Vbias1 und dem Vorspannungsanteil Vbias2 zu erzeugen. Insbesondere wird die Vorspannung Vbias durch eine Überlagerung der Vorspannungsanteile Vbias1 und Vbias2 erzeugt. Beispielsweise kann der Vorspannungsgenerator 10 derart ausgebildet sein, dass die Vorspannung Vbias berechnet werden kann als Vbias = Vbias1 + Vbias2 = Vrefset(t) + Nst x Vref, wobei Nst die Anzahl aktivierter Ladungspumpenstufen ist und Vref ein durch jede einzelne der Ladungspumpenstufen 110a, 110b, ..., 110n generierter Spannungswert ist.
Der Vorspannungsgenerator 10 ist dazu ausgebildet, die Vorspannung Vbias mit einem linear abnehmenden Gradienten zu erzeugen, falls die Steuerschaltung 50 detektiert, dass der Schalldruck zwischen dem Zeitpunkt tn-1 und dem Zeitpunkt tn abnimmt. Der Vorspannungsgenerator 10 ist dazu ausgebildet, den linear abnehmenden Gradienten der Vorspannung Vbias mit einer Steigung zu erzeugen, wobei die Steigung von der Zeitspanne Δtn zwischen dem Zeitpunkt tn-1 und dem Zeitpunkt tn abhängt. Insbesondere ist die Steuerschaltung 50 dazu ausgebildet, den Vorspannungsgenerator 10 so zu steuern, dass der Vorspannungsgenerator 10 den abnehmenden Gradienten der Vorspannung Vbias mit einer ersten Steigung erzeugt, wenn die Steuerschaltung 50 eine erste Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt tn-1 und dem Zeitpunkt tn feststellt, und den abnehmenden Gradienten der Vorspannung Vbias mit einer zweiten Steigung erzeugt, die kleiner als die erste Steigung ist, wenn die Steuerschaltung 50 eine zweite Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt tn-1 und dem Zeitpunkt tn feststellt, wobei die zweite Zeitspanne größer ist als die erste Zeitspanne.
3B zeigt den Betrieb der elektrischen Schaltungsanordnung 1 zum Regeln der Vorspannung Vbias, wenn der Schalldruckpegel SPL von dem Schwellwert Vth2 zum Zeitpunkt tn-1 bis zum Schwellwert Vth1 zum Zeitpunkt tn abfällt. Die Steuerschaltung 50 überwacht den Verlauf des durch den Schalldruckdetektor 40 detektierten Schalldruckpegels SPL. Insbesondere bestimmt die Steuerschaltung 50 den Zeitpunkt tn-1, wenn der Schalldruckpegel SPL unter den Schwellwert Vth2 fällt, und den Zeitpunkt tn, wenn der Schalldruckpegel SPL unter den Schwellwert Vth1 fällt.
Es werde angenommen, dass während der abfallenden Periode des Schalldruckpegels zwischen dem Zeitpunkt tn-1 und dem Zeitpunkt tn die Generatoreinheit 100 den Vorspannungsanteil Vbias1 mit einem Spannungswert V2 generiert. Wenn die Steuerschaltung 50 detektiert, dass der Schalldruckpegel SPL zum Zeitpunkt tn unter den Schwellwert Vth1 fällt, wird der Vorspannungsanteil Vbias1 um den Spannungspegel ΔVbias1 auf den Spannungswert V1 erhöht. 3B zeigt den treppenförmigen Verlauf des Vorspannungsanteils Vbias1.
Die Generatoreinheit 100 erzeugt einen ansteigenden treppenförmigen Verlauf des Vorspannungsanteils Vbias1 durch Aktivieren/in Betrieb nehmen einer der Ladungspumpenstufen 110a, 110b, ..., 110n der Generatoreinheit 100. Falls die Steuerschaltung 50 feststellt, dass der Schalldruckpegel SPL unter einen der vordefinierten Schwellwerte fällt, wird eine der Ladungspumpenstufen 110a, ..., 110n zusätzlich zu den bereits aktivierten Ladungspumpenstufen aktiviert. Der neue Wert des Vorspannungsanteils Vbias1 wird infolge des Abfallens des Schalldruckpegels unter einen der Schwellwerte für eine Zeitspanne zwischen dem einen des Schwellwerts und dem nachfolgenden einen der Schwellwerte generiert.
Bezüglich 3B wird der Spannungswert V1 infolge des Abfallens des Schalldruckpegels SPL unter den Schwellwert Vth2 erzeugt. Der Spannungssprung ΔVbias1 wird dann zu dem Zeitpunkt erzeugt, zu dem der Schalldruckpegel unter den Schwellwert Vth1 abfällt. Der neue Spannungspegel V1 wird mindestens für die Zeitdauer Δtn zwischen dem Zeitpunkt tn-1 und tn erzeugt.
Zur gleichen Zeit, zu der die Steuerschaltung 50 detektiert, dass der Schalldruckpegel SPL unter den Schwellwert Vth1 fällt, d.h., wenn der Vorspannungsanteil Vbias1 von dem Spannungswert V2 auf den Spannungswert V1 springt, erzeugt die Generatoreinheit 200 einen negativen Sprung -ΔVbias2 des Vorspannungsanteils Vbias2 von dem ersten, nominellen Wert Vrefset1 auf den niedrigeren Spannungswert Vrefset3. Die Generatoreinheit 200 erhöht dann den Vorspannungsanteil Vbias2 kontinuierlich von dem Spannungswert Vrefset3 auf den Spannungswert Vrefset1 während der Zeitdauer Δtn. Die Zeitdauer Δtn entspricht der Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt tn-1, zu dem der Schalldruckpegel SPL unter den Schwellwert Vth2 fällt, und dem Zeitpunkt tn, zu dem der Schalldruckpegel SPL unter den Schwellwert Vth1 fällt.
Die Generatoreinheit 200 ist dazu ausgebildet, den Vorspannungsanteil Vbias2 mit einem linear zunehmenden Gradienten zwischen dem Wert Vrefset3 und dem Wert Vrefset1 des zweiten Vorspannungsanteils Vbias2 zu erzeugen, wobei die Steigung des linear zunehmenden Gradienten durch die Zeitspanne Δtn zwischen dem Zeitpunkt tn-1 und dem Zeitpunkt tn bestimmt wird, falls die Steuerschaltung 50 festgestellt hat, dass der durch den Schalldruckdetektor detektierte Schalldruck unter den zweiten Schwellwert Vth2 zum Zeitpunkt tn-1 abgefallen ist und der Schalldruckpegel unter den Schwellwert Vth1 zum Zeitpunkt tn abgefallen ist.
Wie in 3B gezeigt, erzeugt die Generatoreinheit 200 einen negativen Spannungssprung -ΔVbias2 zum Zeitpunkt tn. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Spannungspegel ΔVbias2 gleich dem Spannungspegel ΔVbias1. Die Generatoreinheit 200 erzeugt den zunehmenden Verlauf des Vorspannungsanteils Vbias2 mit einer Steigung gleich -ΔVbias2/Δtn. Der negative Spannungssprung -ΔVbias2 des Vorspannungsanteils Vbias2 kann durch einen Digital-Analog-Umsetzer 210 der Generatoreinheit 200 erzeugt werden. Der Spannungssprung -ΔVbias2 wird durch die Steuerschaltung 50 gesteuert, die ein Steuersignal erzeugt, das an die Generatoreinheit 200 angelegt wird. Das Steuersignal kann Steuerbits b0, ..., b4 umfassen.
Der Vorspannungsgenerator 10 erzeugt die Vorspannung Vbias durch eine Überlagerung des Vorspannungsanteils Vbias1 und des Vorspannungsanteils Vbias2. Insbesondere ist der Vorspannungsgenerator 10 dazu ausgebildet, die Vorspannung Vbias mit dem linear zunehmenden Gradienten zu erzeugen, wenn der Schalldruck zwischen dem Zeitpunkt tn-1 und dem Zeitpunkt tn abnimmt, wie in 3B gezeigt. Der Vorspannungsgenerator 10 ist dazu ausgebildet, den linear zunehmenden Gradienten der Vorspannung Vbias mit einer Steigung zu erzeugen, wobei die Steigung von der Zeitspanne Δtn zwischen dem Zeitpunkt tn-1 und dem Zeitpunkt tn abhängt. Die Steuerschaltung 50 ist dazu ausgebildet, den Vorspannungsgenerator 10 so zu steuern, dass der Vorspannungsgenerator den zunehmenden Gradienten der Vorspannung Vbias mit einer ersten Steigung erzeugt, wenn die Steuerschaltung 50 eine erste Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt tn-1 und dem Zeitpunkt tn feststellt, und den zunehmenden Gradienten der Vorspannung Vbias mit einer zweiten Steigung, die kleiner als die erste Steigung ist, zu erzeugen, wenn die Steuerschaltung 50 eine zweite Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt tn-1 und Zeitpunkt tn feststellt, wobei die zweite Zeitspanne größer ist als die erste Zeitspanne ist.
4 zeigt einen ansteigenden und abfallenden Teil des Schalldruckpegels SPL und den dazugehörigen Vorspannungsanteil Vbias1, der durch die Generatoreinheit 100 erzeugt wird, und den durch die Generatoreinheit 200 erzeugten Vorspannungsanteil Vbias2.
Die Generatoreinheit 100 ist dazu ausgebildet, einen treppenförmigen Verlauf des Vorspannungsanteils Vbias1 zu erzeugen, so dass ein aktueller Wert des Vorspannungsanteils um einen Spannungspegel/-sprung ΔVbias1 verringert wird, falls die Steuerschaltung 50 festgestellt hat, dass der durch den Schalldruckdetektor 40 detektierte Schalldruck einen von mehreren Schwellwerten Vth1, Vth2 und Vth3 überschritten hat. Die Generatoreinheit 100 ist weiterhin dazu ausgebildet, einen treppenförmigen Verlauf des Vorspannungsanteils Vbias1 zu erzeugen, so dass ein aktueller Wert des Vorspannungsanteils Vbias1 um den Spannungspegel/-sprung ΔVbias1 erhöht wird, falls die Steuerschaltung 50 festgestellt hat, dass der durch den Schalldruckdetektor 40 detektierte Schalldruck unter einen der Schwellwerte Vth1, Vth2 und Vth3 gefallen ist.
Wie in 4 gezeigt, ist die Generatoreinheit 100 dazu ausgebildet, den Vorspannungsanteil Vbias1 mit einem Wert V1 zu erzeugen, wenn die Steuerschaltung 50 feststellt, dass der durch den Schalldruckdetektor 40 detektierte Schalldruckpegel SPL unter dem Schwellwert Vth1 liegt. Die Generatoreinheit 100 ist weiterhin dazu ausgebildet, den Vorspannungsanteil Vbias1 mit dem Wert V2 während eines Zeitintervalls zu erzeugen, falls die Steuerschaltung 50 festgestellt hat, dass der durch den Schalldruckdetektor 40 detektierte Schalldruckpegel SPL zwischen dem Schwellwert Vth1 und dem Schwellwert Vth2 während eines vorausgegangenen Zeitintervalls liegt, wobei der Schwellwert Vth2 über dem Schwellwert Vth1 liegt.
Die Generatoreinheit 100 ist dazu ausgebildet, den Vorspannungsanteil Vbias1 mit dem Wert V2, der um den Spannungspegel/Spannungssprung ΔVbias1 unter dem Spannungswert V1 liegt, zu erzeugen, wenn die Steuerschaltung 50 festgesetellt hat, dass der durch den Schalldruckdetektor detektierte Schalldruck den Schwellwert Vth1 überstiegen hat. Die Generatoreinheit 100 ist weiterhin konfiguriert zum Generieren des Vorspannungsabschnitts Vbias1 mit dem Spannungswert V2 für eine Zeitspanne, während der die Steuerschaltung 50 festgestellt hat, dass der durch den Schalldruckdetektor detektierte Schalldruck zwischen dem Schwellwert Vth1 und dem Schwellwert Vth2 gelegen hat, zu erzeugen.
Insbesondere wird der Spannungssprung von dem Spannungswert V1 auf den Spannungswert V2 erzeugt, wenn von der Steuerschaltung 50 festgestellt worden ist, dass der Schalldruckpegel SPL den Schwellwert Vth1 überschritten hat. Der negative Spannungssprung -ΔVbias1 von dem Spannungswert V1 auf den Spannungswert V2 wird jedoch mit einee Verzögerung erzeugt, d.h. nicht zum Zeitpunkt tn-3, sondern zum Zeitpunkt tn-2, wenn der Schalldruckpegel den Schwellwert Vth2 überschreitet. Der Spannungspegel V2 wird dann während der Zeitdauer Δtn-2 erzeugt, d.h. der Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt tn-3 und dem Zeitpunkt tn-2.
Wie in 4 gezeigt, erzeugt die Generatoreinheit 100 den Vorspannungsanteil Vbias1 mit dem Wert V1, wenn der Schalldruckpegel zwischen dem Schwellwert Vth1 und dem Schwellwert Vth2 zunimmt. Zum Erzeugen des Spannungswerts V1 werden alle Ladungspumpenstufen 110a, 110b, ..., 110n aktiviert. Zum Zeitpunkt tn-2, wenn der Schalldruckpegel den Schwellwert Vth2 übersteigt, wird eine der Ladungspumpenstufen 110a, 110b, ..., 110n der Generatoreinheit 200 deaktiviert, so dass der Vorspannungsanteil Vbias1 den negativen Spannungssprung -ΔVbias1 zeigt.
Am Ende der Zeitdauer Δtn-2 nach dem Zeitpunkt tn-2 erzeugt die Generatoreinheit 100 wieder einen negativen Spannungssprung -ΔVbias1 des Vorspannungsanteils Vbias1 von dem Wert V2 auf den Wert V3. Der Spannungssprung auf den Spannungswert V3 wird erzeugt, weil die Steuerschaltung 50 festgestellt hat, dass der Schalldruckpegel SPL den Schwellwert Vth2 zum Zeitpunkt tn-2 überschritten hat. Der Spannungswert V3 wird während einer Zeitdauer Δtn-1 konstant gehalten, die der Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt tn-2 und dem Zeitpunkt tn-1 entspricht.
Am Ende der Zeitspanne Δtn-1 nach dem Zeitpunkt tn-1 erzeugt die Generatoreinheit 100 einen positiven Spannungssprung ΔVbias1 des Vorspannungsanteils Vbias1 von dem Wert V3 auf den Wert V2, weil die Steuerschaltung 50 detektiert hat, dass der Schalldruckpegel zum Zeitpunkt tn-1 unter den Schwellwert Vth3 abgefallen ist. Der Spannungswert V2 wird nun ab dem Zeitpunkt tn für eine Zeitdauer Δtn konstant gehalten, die der Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt tn-1 und dem Zeitpunkt tn entspricht.
Am Ende der Zeitdauer Δtn nach dem Zeitpunkt tn erzeugt die Generatoreinheit 100 wieder einen positiven Spannungssprung +ΔVbias1 von dem Spannungswert V2 auf den Wert V1, weil die Steuerschaltung 50 detektiert hat, dass der Schalldruckpegel zum Zeitpunkt tn unter den Schwellwert Vth2 gefallen ist. Insbesondere ist die Generatoreinheit 100 dazu ausgebildet, den Vorspannungsanteil Vbias1 mit dem Wert V1, der um den Spannungssprung ΔVbias1 über dem zweiten Wert V2 liegt, zu erzeugen, falls die Steuerschaltung 50 festgestellt hat, dass der durch den Schalldruckdetektor detektierte Schalldruck unter den Schwellwert Vth2 abgefallen ist. Die Generatoreinheit 100 ist weiterhin dazu ausgebildet, den Vorspannungsanteil Vbias1 mit dem Wert V1 mindestens für eine Zeitspanne, während der die Steuerschaltung 50 festgestellt hat, dass der durch den Schalldruckdetektor detektierte Schalldruckpegel zwischen dem Schwellwert Vth2 und dem Schwellwert Vth1 liegt, zu erzeugen.
4 zeigt weiter den Verlauf des von der Generatoreinheit 200 erzeugten Vorspannungsanteils Vbias2. Immer wenn die Generatoreinheit 100 einen negativen Spannungssprung -ΔVbias1 erzeugt, erzeugt die Generatoreinheit 200 einen positiven Spannungssprung +ΔVbias2 von dem (nominellen) Wert Vrefset1 auf den Wert Vrefset2. Der Vorspannungsanteil Vbias2 wird dann während des Zeitintervalls, während dem der Vorspannungsanteil Vbias1 konstant gehalten wird, von dem Wert Vrefset2 auf den Wert Vrefset1 heruntergesetzt. Wenn andererseits der Vorspannungsanteil Vbias1 einen positiven Spannungssprung +ΔVbias1 aufweist, erzeugt die Generatoreinheit 200 einen negativen Spannungssprung -ΔVbias2. Der Vorspannungsanteil Vbias2 wird dann während der Zeitdauer, während der der Vorspannungsanteil Vbias1 konstant gehalten wird, von dem Wert Vrefset3 auf den Wert Vrefset1 heraufgesetzt.
Die Generatoreinheit 200 ist dazu ausgebildet, den (nominellen) Wert Vrefset1 des Vorspannungsanteils Vbias2 zu erzeugen, falls die Steuerschaltung 50 feststellt, dass der durch den Schalldruckdetektor 40 detektierte Schalldruckpegel unter dem Schwellwert Vth1 liegt. Die Generatoreinheit 200 ist weiterhin dazu ausgebildet, den Wert Vrefset1 des Vorspannungsanteils Vbias2 um den Spannungssprung +ΔVbias auf einen Wert Vrefset2 zu erhöhen, falls die Steuerschaltung 50 festgstellt hat, dass der Schalldruckpegel einen der Schwellwerte überschritten hat. Die Generatoreinheit 200 ist dazu ausgebildet, den Wert Vrefset2 zu verringern, bis der Wert Vrefset1 erreicht ist.
Weiterhin ist die Generatoreinheit 200 dazu ausgebildet, den Wert Vrefset1 des Vorspannungsanteils Vbias2 um den Spannungssprung -ΔVbias2 auf den Wert Vrefset3 des Vorspannungsanteils Vbias2 zu erniedrigen, falls die Steuerschaltung 50 festgestetllt hat, dass der Schalldruckpegel unter den einen der Schwellwerte abgefallen ist. Zudem ist die Generatoreinheit 200 dazu ausgebildet, den Wert Vrefset3 zu erhöhen, bis der Wert Vrefset1 erreicht ist. Es sei angemerkt, dass gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Betrag des Spannungssprungs ΔVbias2 gleich dem Betrag des Spannungssprungs ΔVbias1 ist.
5 zeigt einen Verlauf eines zweiten Schalldrucks, der zwischen den Schwellwerten Vth1, ..., Vth10 zunimmt und dann von dem Schwellwert Vth10 wieder unter den Schwellwert Vth1 abnimmt. 5 zeigt weiterhin den Verlauf des durch die Generatoreinheit 100 erzeugten Vorspannungsanteils Vbias1 und den Verlauf des durch die Generatoreinheit 200 erzeugten Vorspannungsanteils Vbias2.
5 zeigt, dass das Zeitintervall/die Zeitdauer, während dem/der der Pegel des Vorspannungsanteils Vbias1 konstant gehalten wird, durch die Zeitspanne zwischen aufeinanderfolgenden Zeitpunkten bestimmt wird, an denen die Schwellwerte Vth1, ..., Vth10 überschritten werden oder unterschritten werden. Weiterhin zeigt 5, dass die Steigung des zunehmenden oder abnehmenden Verlaufs des Vorspannungsanteils Vbias2 auch von der Zeitspanne zwischen aufeinanderfolgenden Schwellwerten abhängt.
Es sei angemerkt, dass 5 eine vereinfachte Darstellung ist, bei der der Verlauf des Vorspannungsanteils Vbias1 und der Verlauf des Vorspannungsanteils Vbias2 synchron zum Verlauf des Schalldruckpegels SPL gezeigt wird. Tatsächlich sind der Vorspannungsanteil Vbias1 und der Vorspannungsanteil Vbias2 um das erste Zeitintervall Δt21 zwischen dem Zeitpunkt t1 und t2 verzögert. Das bedeutet, dass der Verlauf des Vorspannungsanteils Vbias1 und der Verlauf des Vorspannungsanteil Vbias2 um das Zeitintervall Δt21 nach rechts verschoben werden müssen.
Die Vorspannung Vbias, die eine Überlagerung aus den Vorspannungsanteilen Vbias1 und Vbias2 ist, zeigt einen linear abnehmenden oder zunehmenden Verlauf. Die Abnahme und die Zunahme der Vorspannung Vbias, die mit der elektrischen Schaltungsanordnung 2 von 2 erfolgt, führt zu einem stark reduzierten Gesamtklirrfaktor am Vorverstärker 30. Das beschriebene Verfahren kann auf eine Situation ausgeweitet werden, wo der Vorspannungsanteil Vbias1 jeweils um ein Spannungsbetrag von mehr als einer Ladungspumpenstufe reduziert wird und der Vorspannungsanteil Vbias2 verwendet wird, um diese entsprechend zu kompensieren.
Bezugszeichenliste

1: Mikrofon
2: elektrische Schaltungsanordnung
10: Vorspannungsgenerator
20: Signalwandler
30: Verstärker
40: Schalldruckdetektor
50: Steuerschaltung
100: erste Generatoreinheit
100, 110b, ..., 110n: Ladungspumpenstufen
200: zweite Generatoreinheit
SPL: Schalldruckpegel
Vbias: Vorspannung
Vbias1: erster Vorspannungsabschnitt
Vbias2: zweiter Vorspannungsabschnitt
Vth: Schwellwert

Claims

Elektrische Schaltungsanordnung zum Regeln einer Vorspannung für einen Signalwandler eines Mikrofons, umfassend: - einen Vorspannungsgenerator (10) zum Erzeugen der Vorspannung (Vbias) für den Signalwandler (20) des Mikrofons (1), - einen Schalldruckdetektor (40) zum Detektieren des Schalldrucks, der auf den Signalwandler (20) des Mikrofons (1) einwirkt, - wobei der Vorspannungsgenerator (10) dazu ausgebildet ist, die Vorspannung (Vbias) mit einem linear zunehmenden oder abnehmenden Gradienten zu erzeugen, falls der durch den Schalldruckdetektor (40) detektierte Schalldruck mindestens einen Schwellwert (Vth1, ..., Vth10) des Schalldrucks übersteigt oder darunter abfällt, - wobei der Vorspannungsgenerator (10) dazu ausgebildet ist, die Vorspannung (Vbias) mit einem linear abnehmenden Gradienten zu erzeugen, wenn der durch den Schalldruckdetektor (40) detektierte Schalldruck zwischen einer ersten Zeit (tn-1) und einer zweiten Zeit (tn) zunimmt, - wobei der Vorspannungsgenerator (10) dazu ausgebildet ist, die Vorspannung (Vbias) mit einem linear zunehmenden Gradienten zu erzeugen, wenn der durch den Schalldruckdetektor (40) detektierte Schalldruck zwischen der ersten Zeit (tn-1) und der zweiten Zeit (tn), die später liegt als die erste Zeit (tn-1), abnimmt, - wobei der Vorspannungsgenerator (10) dazu ausgebildet ist, den linear zunehmenden oder abnehmenden Gradienten der Vorspannung (Vbias) mit einer Steigung zu erzeugen, wobei die Steigung von der Zeitspanne (Δtn) zwischen der ersten Zeit (tn-1) und der zweiten Zeit (tn) abhängt.
Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, umfassend: eine Steuerschaltung (50) zum Überwachen des durch den Schalldruckdetektor (40) detektierten Schalldrucks und zum Steuern des Vorspannungsgenerators (10) in Abhängigkeit von dem durch den Schalldruckdetektor (40) detektierten Schalldruck.
Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, - wobei die Steuerschaltung (50) dazu ausgebildet ist, den Vorspannungsgenerator (10) derart zu steuern, dass der Vorspannungsgenerator (10) den zunehmenden oder abnehmenden Gradienten der Vorspannung (Vbias) mit einer ersten Steigung erzeugt, wenn die Steuerschaltung (50) eine erste Zeitspanne zwischen der ersten Zeit (tn-1) und der zweiten Zeit (tn) feststellt, - wobei die Steuerschaltung (50) dazu ausgebildet ist, den Vorspannungsgenerator (10) derart zu steuern, dass der Vorspannungsgenerator (10) den zunehmenden oder abnehmenden Gradienten der Vorspannung (Vbias) mit einer zweiten Steigung erzeugt, die kleiner als die erste Steigung ist, wenn die Steuerschaltung (50) eine zweite Zeitspanne zwischen der ersten Zeit (tn-1) und der zweiten Zeit (tn) feststellt, wobei die zweite Zeitspanne größer ist als die erste Zeitspanne.
Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Vorspannungsgenerator (10) eine erste Generatoreinheit (100) zum Erzeugen eines ersten Vorspannungsanteils (Vbias1) und eine zweite Generatoreinheit (200) zum Erzeugen eines zweiten Vorspannungsanteils (Vbias2) umfasst, wobei der Wert der Vorspannung (Vbias) von dem ersten und zweiten Vorspannungsanteil (Vbias1, Vbias2) abhängt.
Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, wobei die erste Generatoreinheit (100) dazu ausgebildet ist, einen treppenförmigen Verlauf des ersten Vorspannungsanteils (Vbias1) zu erzeugen, so dass ein aktueller Wert des ersten Vorspannungsanteils um einen ersten Spannungssprung (ΔVbias1) gesenkt wird, falls die Steuerschaltung (50) festgestellt hat, dass der durch den Schalldruckdetektor (40) detektierte Schalldruck einen von mehreren des mindestens einen Schwellwerts (Vth1, ..., Vth10) übersteigt, und der aktuelle Wert des ersten Vorspannungsanteils (Vbias1) um den Spannungssprung (ΔVbias1) erhöht wird, falls die Steuerschaltung (50) festgestellt hat, dass der durch den Schalldruckdetektor (40) detektierte Schalldruck unter einen der mehreren Schwellwerte (Vth1, ..., Vth10) abgefallen ist.
Elektrische Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 4 oder 5, wobei die erste Generatoreinheit (100) dazu ausgebildet ist, den ersten Vorspannungsanteil (Vbias1) mit einem ersten Wert (V1) zu erzeugen, wenn die Steuerschaltung (50) festgestellt hat, dass der durch den Schalldruckdetektor detektierte Schalldruck unter einem ersten der mehreren Schwellwerte (Vthl) abgefallen ist.
Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, wobei die erste Generatoreinheit (100) dazu ausgebildet ist, den ersten Vorspannungsanteil (Vbias1) mit einem zweiten Wert (V2) während eines Zeitintervalls zu erzeugen, falls die Steuerschaltung (50) festgestellt hat, dass der durch den Schalldruckdetektor detektierte Schalldruckpegel zwischen dem ersten Schwellwert (Vthl) und einem zweiten der mehreren Schwellwerte (Vth2) während eines vorausgegangenen Zeitintervalls gelegen hat, wobei der zweite Schwellwert (Vth2) über dem ersten Schwellwert (Vthl) liegt.
Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, - wobei die erste Generatoreinheit (100) dazu ausgebildet ist, den ersten Vorspannungsanteil (Vbias1) mit dem zweiten Wert (V2), der um den Spannungssprung (ΔVbias1) unter dem ersten Wert (V1) liegt, zu erzeugen, falls die Steuerschaltung (50) festgestellt hat, dass der durch den Schalldruckdetektor detektierte Schalldruck den ersten Schwellwert (Vthl) überstiegen hat, - wobei die erste Generatoreinheit (100) dazu ausgebildet ist, den ersten Vorspannungsanteil (Vbias1) mit dem zweiten Wert (V2) für eine Zeitspanne zu erzeugen, während der die Steuerschaltung (50) festgstellt hat, dass der durch den Schalldruckdetektor detektierte Schalldruck zwischen dem ersten Schwellwert (Vthl) und dem zweiten Schwellwert (Vth2) gelegen hat.
Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, - wobei die erste Generatoreinheit (100) dazu ausgebildet ist, den ersten Vorspannungsanteil (Vbias1) mit dem ersten Wert (V1), der um den ersten Spannungssprung (ΔVbias1) über dem zweiten Wert (V2) liegt, zu erzeugen, falls die Steuerschaltung (50) festgestellt hat, dass der durch den Schalldruckdetektor detektierte Schalldruck unter den zweiten Schwellwert (Vth2) abgefallen ist, - wobei die erste Generatoreinheit (100) dazu ausgebildet ist, den ersten Vorspannungsanteil (Vbias1) mit dem ersten Wert (V1) mindestens für eine Zeitspanne, während der die Steuerschaltung (50) festgestellt hat, dass der durch den Schalldruckdetektor detektierte Schalldruck zwischen dem ersten Schwellwert (Vthl) und dem zweiten Schwellwert (Vth2) gelegen hat, zu erzeugen.
Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, - wobei die zweite Generatoreinheit (200) dazu ausgebildet ist, einen ersten Wert (Vrefset1) des zweiten Vorspannungsanteils (Vbias2) zu erzeugen, falls die Steuerschaltung (50) festgestellt hat, dass der durch den Schalldruckdetektor detektierte Schalldruck unter dem ersten Schwellwert (Vthl) gelegen hat, - wobei die zweite Generatoreinheit (200) dazu ausgebildet ist, den ersten Wert (Vrefset1) des zweiten Vorspannungsteils (Vbias2) um einen zweiten Spannungssprung (ΔVbias2) auf einen zweiten Wert (Vrefset2) der zweiten Vorspannung zu erhöhen, falls die Steuerschaltung (50) festgestellt hat, dass der durch den Schalldruckdetektor detektierte Schalldruck den ersten Schwellwert (Vthl) überschritten hat, - wobei die zweite Generatoreinheit (200) dazu ausgebildet ist, den ersten Wert (Vrefset1) des zweiten Vorspannungsanteils (Vbias2) um den zweiten Spannungssprung (ΔVbias2) auf einen dritten Wert (Vrefset3) des zweiten Vorspannungsanteils zu reduzieren, falls die Steuerschaltung (50) festgestellt hat, dass der durch den Schalldruckdetektor detektierte Schalldruck unter den zweiten Schwellwert (Vth2) abgefallen ist.
Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, - wobei die zweite Generatoreinheit (200) dazu ausgebildet ist, den zweiten Wert (Vrefset2) des zweiten Vorspannungsanteils (Vbias2) zu erzeugen, bis der erste Wert (Vrefset1) des zweiten Vorspannungsaanteils erreicht ist, - wobei die zweite Generatoreinheit (200) dazu ausgebildet ist, den dritten Wert (Vrefset3) des zweiten Vorspannungsanteils (Vbias2) zu erhöhen, bis der erste Wert (Vrefset1) des zweiten Vorspannungsanteils erreicht ist.
Elektrische Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 10 oder 11, wobei der Betrag des zweiten Spannungssprungs (ΔVbias2) gleich dem Betrag des ersten Spannungssprungs (ΔVbias1) ist.
Elektrische Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 10 bis 12, - wobei die zweite Generatoreinheit (200) dazu ausgebildt ist, den zweiten Vorspannungsanteil (Vbias2) mit einem linear abnehmenden Gradienten zwischen dem zweiten Wert (Vrefset2) und dem ersten Wert (Vrefset1) des zweiten Vorspannungsanteils zu erzeugen, wobei die Steigung des linear abnehmenden Gradienten durch die Zeitspanne (Δtn) zwischen der ersten Zeit (tn-1) und der zweiten Zeit (tn) bestimmt wird, falls die Steuerschaltung (50) festgestellt hat, dass der durch den Schalldruckdetektor detektierte Schalldruck den ersten Schwellwert (Vthl) zu der ersten Zeit (tn-1) überschritten hat und der Schalldruck den zweiten Schwellwert (Vth2) zu dem zweiten Zeitpunkt (tn) überschritten hat, - wobei die zweite Generatoreinheit (200) dazu ausgebildet ist, den zweiten Vorspannungsanteil (Vbias2) mit einem linear zunehmenden Gradienten zwischen dem dritten Wert (Vrefset3) und dem ersten Wert (Vrefset1) des zweiten Vorspannungsanteils zu erzeugen, wobei die Steigung des linear zunehmenden Gradienten durch die Zeitspanne (Δtn) zwischen der ersten Zeit (tn-1) und der zweiten Zeit (tn) bestimmt wird, falls die Steuerschaltung (50) festgestellt hat, dass der durch den Schalldruckdetektor detektierte Schalldruck unter den zweiten Schwellwert (Vth2) zum ersten Zeitpunkt (tn-1) abgefallen ist und der Schalldruck unter den ersten Schwellwert (Vthl) zum zweiten Zeitpunkt (tn) abgefallen ist.