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BEREICH DER OFFENBARUNG
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Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen Mikrofonanordnungen und im Besonderen mit magnetischen Wandlern integrierte Mikrofone, Hörvorrichtungen mit solchen Mikrofonanordnungen.
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HINTERGRUND
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Einige Hörvorrichtungen und Cochlea-Implantate umfassen eine integrierte Antenne oder eine Telespule, die den Audioeingang von einer nicht-akustischen Quelle empfängt. Mit Telespule ausgestattete Hörgeräte wurden ursprünglich entwickelt, um den Audioeingang über eine magnetische Kopplung mit einem Telefonhörer zu empfangen, um die Klangleistung beim Telefonieren zu verbessern. Der Benutzer der Hörvorrichtung würde normalerweise das Mikrofon während der Benutzung der Telespule deaktivieren. Einige dieser Hörvorrichtungen sind auch in der Lage, Audio-Eingangssignale von assistiven Hörsystemen zu empfangen, die eine Induktionsschleife aufweisen, die ein von der Telespule empfangenes drahtloses Audiosignal aussendet. Überarbeitungen des Gesetzes für Amerikaner mit Behinderungen (ADA) verlangen nun, dass bestimmte Veranstaltungsorte und öffentliche Räume, die über verstärkte Tonanlagen verfügen, mit Hilfshörsystemen ausgestattet sein müssen. Elektrische Spulen werden auch zur drahtlosen Aufladung und Rauschunterdrückung in Hörvorrichtungen verwendet. Benutzer von medizinischen und nichtmedizinischen Hörvorrichtungen können somit gleichermaßen von Verbesserungen bei den magnetischen Wandlern profitieren.
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Die verschiedenen Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden für den Fachmann bei Betrachtung der folgenden ausführlichen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen, die unten beschrieben sind, vollständiger ersichtlich.
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Figurenliste
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Die Offenbarung wird im Folgenden im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten darstellen:
- 1 ist eine Querschnittsansicht der Mikrofonanordnung von 2, ;
- 2 ist eine perspektivische Ansicht der Mikrofonanordnung von 1;
- 3 ist eine weitere perspektivische Ansicht der Mikrofonanordnung von 1;
- 4 ist eine Querschnittsansicht einer Mikrofonanordnung, die einen Deckel als Ausführungsform eines Terminalbrettes aufweist;
- 5 ist eine Querschnittsansicht einer Mikrofonanordnung in Übereinstimmung mit einem anderen Beispiel, das in der Offenbarung dargelegt ist;
- 6 ist eine Querschnittsansicht einer Mikrofonanordnung in Übereinstimmung mit einem weiteren Beispiel, das in der Offenbarung dargelegt ist;
- 7 veranschaulicht einen Querschnitt einer Mikrofonanordnung in Übereinstimmung mit einem weiteren Beispiel, das in der Offenbarung dargelegt ist
- 8 ist eine perspektivische Ansicht einer Mikrofonanordnung mit Spulenleitungen, die mit Drähten gemäß einem weiteren in der Offenbarung aufgeführten Beispiel verbunden sind;
- 9 ist ein Blockdiagramm, das eine erste Schaltungstopologie in einer Mikrofonanordnung gemäß wenigstens einem in der Offenbarung dargelegten Beispiel veranschaulicht;
- 10 ist ein Blockdiagramm, das eine zweite Schaltungstopologie in einer Mikrofonanordnung gemäß wenigstens einer in der Offenbarung dargelegten Ausführungsform veranschaulicht;
- 11 ist ein Blockdiagramm, das eine dritte Schaltungstopologie in einer Mikrofonanordnung in Übereinstimmung mit wenigstens einer in der Offenbarung dargelegten Ausführungsform veranschaulicht;
- 12 ist ein Diagramm, das eine Hörvorrichtung mit einer Vielzahl von magnetischen Wandlern mit parallelen Achsen in Übereinstimmung mit einem in der Offenbarung dargelegten Beispiel veranschaulicht;
- 13 ist ein Diagramm, das eine Hörvorrichtung veranschaulicht, die eine Vielzahl von magnetischen Wandlern mit nicht parallelen Achsen gemäß einem in der Offenbarung dargelegten Beispiel aufweist; und
- 14 ist ein Diagramm, das eine normierte Winkelempfindlichkeit einer Vielzahl von magnetischen Wandlern gemäß einem in der Offenbarung aufgeführten Beispiel veranschaulicht.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Gemäß einem Aspekt der Offenbarung umfasst eine Mikrofonanordnung im Allgemeinen einen magnetischen Wandler, der eine um einen Kern angeordnete elektrische Spule umfasst, wobei der magnetische Wandler an einem Gehäuse der Mikrofonanordnung befestigt ist. In einer Ausführung ist die elektrische Spule des magnetischen Wandlers um einen Teil des Gehäuses der Mikrofonanordnung angeordnet oder gewickelt. In einer anderen Ausführung ist die elektrische Spule des Wandlers am Gehäuse befestigt, aber nicht um das Gehäuse gewickelt.
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In Ausführungsformen, in denen der magnetische Wandler als Telespule konfiguriert ist, weist der Kern eine mittlere oder hohe magnetische Permeabilität auf. In Ausführungsformen, bei denen die elektrische Spule des magnetischen Wandlers um einen Teil des Gehäuses angeordnet ist, weist der Gehäuseteil eine mittlere oder hohe magnetische Permeabilität auf. In anderen Implementierungen ist die elektrische Spule um einen Kern mit mittlerer oder hoher magnetischer Permeabilität angeordnet, der mit dem Gehäuse der Mikrofonanordnung gekoppelt ist.
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In Ausführungsformen, in denen der magnetische Wandler als drahtlose Ladespule konfiguriert ist, benötigt der Kern keine mittlere oder hohe magnetische Permeabilität. In Ausführungsformen, bei denen die elektrische Spule des magnetischen Wandlers um einen Teil des Gehäuses der Mikrofonanordnung angeordnet ist, muss der Gehäuseteil daher keine mittlere oder hohe magnetische Permeabilität aufweisen. In ähnlicher Weise muss der Kern der elektrischen Spule in Implementierungen, bei denen die elektrische Spule an einem Teil des Gehäuses befestigt, aber nicht um diesen Teil gewickelt ist, keine mittlere oder hohe magnetische Permeabilität aufweisen. Der Kern könnte zum Beispiel ein Luftkern oder ein anderes Material mit einer niedrigen magnetischen Permeabilität sein.
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Das Mikrofonanordnungs-Gehäuse umfasst im Allgemeinen einen Sound-Port und eine Schnittstelle für externe Vorrichtungen, die eine Vielzahl von elektrischen Kontakten aufweisen. In einer Implementierung ist die Schnittstelle für externe Vorrichtungen eine Schnittstelle für die Oberflächenmontage, die zur Integration der Mikrofonanordnung in eine Host-Vorrichtung geeignet ist, beispielsweise durch Reflow- oder Wellenlöten oder eine andere bekannte oder zukünftige Oberflächenmontagetechnik. In einer Ausführungsform umfasst das Gehäuse eine Basis und eine Dose (auch als Abdeckung oder Deckel bezeichnet), die mit einer ersten Oberfläche der Basis verbunden ist, wobei die Schnittstelle für externe Vorrichtungen auf einer zweiten Oberfläche der Basis gegenüber der ersten Oberfläche angeordnet ist. In 3 umfasst die Schnittstelle für externe Vorrichtungen eine Vielzahl von elektrischen Kontakten 104a-104g für Versorgungsspannung, Masse, Ausgangssignal, Takt, Daten sowie Anschlüsse für den magnetischen Wandler. Alternativ können auch anders angeordnete Kontakte oder Kontakte für andere Signale verwendet werden. Beispielsweise sind Kontakte des magnetischen Wandlers möglicherweise nicht erforderlich, wenn der Ausgang des magnetischen Wandlers mit einer elektrischen Schaltung der Mikrofonanordnung gekoppelt ist, wie hier weiter unten beschrieben. Die Basis ist ein Leiterplattenmaterial (PCB) wie FR-4 oder ein anderes bekanntes oder zukünftiges Material, das für die Verwendung in Mikrofonanordnungen geeignet ist. Die Dose ist aus Metall, Kunststoff, FR-4 oder einem anderen Material, das für Mikrofonanordnungen geeignet ist. Eine metallische EMI-Abschirmung (elektromagnetische Interferenz) wird normalerweise auf nichtmetallische Dosen aufgebracht. In ähnlicher Weise wird häufig eine Beschichtung aus einem Metall mit hoher Leitfähigkeit, wie beispielsweise Gold, auf Metalldosen aufgebracht, um die EMI-Empfindlichkeit oder die abgestrahlte EMI der Anordnung oder beides zu verbessern. Andere metallische Beschichtungen können ebenfalls auf Dosen aufgetragen werden, um beispielsweise die Lötbarkeit der Dose zu verbessern.
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In 1-8 umfasst das Gehäuse 101 eine Basis 116 und die Dose 118. In den 5 und 6 ist die Dose ein einheitliches Element. In 1-4, 7 und 8 ist die Dose eine Anordnung, die den Dosenabschnitt 118 und einen Deckel 117 umfasst, der einen radialen Flansch bildet, der von der Dose ausgeht. In 1, 4 und 7 weist die Dose auch einen Flanschabschnitt 119 auf, der sich radial von einem verengten Abschnitt 121 der Dose weg erstreckt. Der Deckel 117 und der Dosenabschnitt 118 bilden effektiv einen Spulenkörper, der die Wicklungen 119 der Spule aufnimmt. In 5 und 6 ist die Dose 118 ein einheitlicher Becher ohne Deckel. Das Gehäuse umfasst auch einen Sound-Port. In 1-8 ist der Sound-Port 102 in der Basis angeordnet. In anderen Ausführungsformen kann der Sound-Port alternativ auf dem Deckel oder der Seitenwand der Dose angeordnet sein.
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In 1-8 umfasst das Gehäuse 101 eine Basis 116 und die Dose 118. In den 5 und 6 ist die Dose ein einheitliches Element. In 1-4, 7 und 8 ist die Dose eine Anordnung, die den Dosenabschnitt 118 und einen Deckel 117 umfasst, der einen radialen Flansch bildet, der von der Dose ausgeht. In 1, 4 und 7 weist die Dose auch einen Flanschabschnitt 119 auf, der sich radial von einem verengten Abschnitt 121 der Dose weg erstreckt. Der Deckel 117 und der Dosenabschnitt 118 bilden effektiv einen Spulenkörper, der die Wicklungen 119 der Spule aufnimmt. In 5 und 6 ist die Dose 118 ein einheitlicher Becher ohne Deckel. Das Gehäuse umfasst auch einen Sound-Port. In 1-8 ist der Sound-Port 102 in der Basis angeordnet. In anderen Ausführungsformen kann der Sound-Port alternativ auf dem Deckel oder der Seitenwand der Dose angeordnet sein.
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Die Mikrofonanordnung umfasst auch einen akustischen Wandler, der im Gehäuse angeordnet ist und in akustischer Verbindung mit dem Sound-Port steht. In 1-8 ist der Akustikwandler 106 auf einer Oberfläche der Basis über dem Sound-Port angeordnet. In anderen Ausführungsformen kann der Akustikwandler jedoch auf der Dose oder der Seitenwand angeordnet sein. In einer Ausführungsform ist der Akustikwandler ein kapazitiver Wandler, der ein Elektretmaterial oder Elektroden umfasst, die als MEMS-Wandler (Microelectromechanical Systems) hergestellt sind. In anderen Ausführungsformen ist der Akustikwandler ein piezoelektrischer Wandler, neben anderen bekannten oder zukünftigen Akustikwandlern, die zur Verwendung in Mikrofonanordnungen geeignet sind.
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In einigen Ausführungsformen ist ein elektrischer Schaltkreis im Gehäuse angeordnet. Der elektrische Schaltkreis ist elektrisch mit dem Akustikwandler und mit elektrischen Kontakten an der Schnittstelle für externe Vorrichtungen gekoppelt. In 1-8 ist der elektrische Schaltkreis 108 ein integrierter Schaltkreis (IC), wie ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC), der Signale von einem oder beiden eines Akustikwandlers oder eines magnetischen Wandlers aufbereitet. In anderen Ausführungsformen umfasst die elektrische Schaltung einen oder mehrere Prozessoren wie einen DSP, der als separater IC oder ASIC implementiert werden kann.
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Der magnetische Wandler umfasst im Allgemeinen eine elektrische Spule 112, die um einen Kern 111 angeordnet ist, wobei der magnetische Wandler am Gehäuse befestigt ist. In den 1-4 und 6-8 ist die elektrische Spule des magnetischen Wandlers um das Gehäuse herum angeordnet, wobei das Gehäuse der Kern ist. In 5 ist die elektrische Spule des magnetischen Wandlers um einen anderen Kern als die Dose angeordnet, wobei der magnetische Wandler an einer äußeren Oberfläche des Gehäuses befestigt ist. 5 zeigt den Kern 111, der am Gehäuse der Mikrofonanordnung befestigt ist. In dieser Ausführungsform kann die Dose 118 aus einem Metall mit hoher oder mittlerer Permeabilität hergestellt sein und als Verlängerung des Kerns dienen. In Ausführungsformen, bei denen der magnetische Wandler einen Luftkern umfasst, kann die Spule des magnetischen Wandlers jedoch in 5 mit einem Epoxidharz oder einem anderen Befestigungsmechanismus am Gehäuse befestigt werden, ohne dass eine Kernkomponente verwendet wird.
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Die elektrische Spule des magnetischen Wandlers umfasst zwei oder mehr Leitungen, von denen wenigstens eine an einem Spulenkontakt des Gehäuses abgeschlossen ist. In 2 sind die Leitungen 114a und 114b der elektrischen Spule mit den Spulenkontakten 105a bzw. 105b gekoppelt. 5 zeigt die Leitung 114b der elektrischen Spule, die an einem Spulenkontakt abgeschlossen ist, der als elektrischer Kontakt 502 an der Schnittstelle für externe Vorrichtungen der Mikrofonanordnung ausgebildet ist. 6 zeigt die Leitung 114a der elektrischen Spule, die an einem Spulenkontakt 502 in einer Aussparung 602 an der Schnittstelle für externe Vorrichtungen angeschlossen ist. In 7 ist eine Leitung der elektrischen Spule an einem Spulenkontakt 404 angeschlossen, der sich auf einer Leiterplatte 400 auf der Oberseite des Mikrofongehäuses befindet. Während die Leitung des magnetischen Wandlers in 6 um eine Außenkante der Basis gewickelt dargestellt ist, kann die Leitung alternativ über einen durch die Basis verlaufenden Leiter mit dem Kontakt 502 verbunden werden, wie in 1 gezeigt.
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Der Ausgang des magnetischen Wandlers kann je nach Anwendungsfall mit dem elektrischen Schaltkreis der Mikrofonanordnung verbunden sein oder auch nicht. Bei drahtlosen Ladeanwendungen ist der magnetische Wandler nicht an den elektrischen Schaltkreis gekoppelt. In Telespuleanwendungen kann der Ausgang des magnetischen Wandlers mit der elektrischen Schaltung der Mikrofonanordnung oder alternativ mit einem Prozessor eines Host-Geräts, wie beispielsweise eines Hörgeräts, in dem die Mikrofonanordnung integriert ist, verbunden sein.
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In 1 verbindet ein durch die Basis verlaufendes Durchgangsloch 115 den Spulenkontakt 105a auf der Oberseite der Basis mit einem Kontakt der Schnittstelle für externe Vorrichtungen auf der Unterseite des Gehäuses, dargestellt als 104d in 1 und 3. In 4 und 7 ist der magnetische Wandler mit den entsprechenden Kontakten 404, von denen nur einer auf der Leiterplatte abgebildet ist, gekoppelt. So konfiguriert wird das Signal des magnetischen Wandlers mit der externen Schnittstelle der Mikrofonanordnung verbunden. 9 zeigt ein Blockschaltbild, wobei die Spule 110 des magnetischen Wandlers, konfiguriert als Telespule oder drahtlose Ladespule, mit einer externen Schnittstelle der Mikrofonanordnung verbunden ist.
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In einigen Anwendungen, in denen der magnetische Wandler als Telespule konfiguriert ist, kann der magnetische Wandler an den elektrischen Schaltkreis gekoppelt sein. In 2, 5 und 6 sind die Leitungen des magnetischen Wandlers über entsprechende Spulenkontakte an den elektrischen Schaltkreis gekoppelt. Die Spulenkontakte können mit Leiterbahnen auf oder in der Basis gekoppelt werden. Auf diese Weise konfiguriert kann die elektrische Schaltung ein Signal von der Telespule empfangen und aufbereiten. Eine solche Konditionierung kann eine oder mehrere der folgenden Funktionen umfassen: Pufferung, Verstärkung, Filterung, Analog-Digital-Wandlung (A/D-Wandlung) und andere bekannte oder zukünftige Verarbeitungen.
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10 und 11 zeigen elektrische Schaltpläne, wobei die Telespule 110 mit einem ASIC 108 gekoppelt ist. In 10 weist die Mikrofonanordnung getrennte Ausgänge für das Telespulensignal und das Signal des Akustikwandlers auf. Die so konfigurierte elektrische Schaltung kann am Ausgang der Mikrofonanordnung entweder das Telespulensignal oder das Akustikwandlersignal oder beide Signale liefern. In 11 weist die Mikrofonanordnung einen gemeinsamen Audioausgang für das Telespulensignal und das Akustikwandlersignal auf. So konfiguriert, kann die elektrische Schaltung das Telespulensignal oder das Signal des Akustikwandlers oder eine Mischung dieser Signale am Ausgang der Mikrofonanordnung unter der Kontrolle der Logik 1100 bereitstellen. Die Steuerlogik kann von einem Signal ausserhalb der Mikrofonanordnung stammen oder in die Mikrofonanordnung integriert sein, wo logische Entscheidungen auf den erfassten akustischen und magnetischen Signalen basieren würden.
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In 4 ist ein Terminalbrett 117 mit der Dose 118 gekoppelt und bildet einen Deckel für die Dose 118. In diesem Beispiel umfasst das Terminalbrett 400 eine Nut 402, die den Abschluss einer Spulenleitung 114b auf dem Kontakt 404 des Terminalbretts ermöglicht. Eine ähnliche Nut ist für andere Spulenleitungen vorgesehen.
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5 veranschaulicht eine Ausführungsform im Querschnitt einer Mikrofonanordnung, die den Spulendrahtabschluss näher an der integrierten Schaltung vorsieht und bei der der magnetische Wandler an der Dose eines Akustikwandlers angebracht ist. In diesem Beispiel ist das Rückvolumen 500 für das Mikrofon 100 im Vergleich zu dem in 1 gezeigten reduziert. In diesem Beispiel ist aufgrund des reduzierten internen Luftvolumens mehr Platz für den Metallkern 111 und die Wicklungen 119 für den magnetischen Wandler, beispielsweise eine Telespule, vorhanden. In diesem Beispiel ist der Spulendraht 114a auf Pad 502 an der Unterseite der Basis 116 aufgeklebt. Die gleiche Struktur wird für den Spulendraht 114b verwendet. In diesem Beispiel befindet sich ein Spulenhalteflansch 504 an einem Ende des Kerns. Die Dose der Leiterplatte kann in diesem Beispiel reduziert werden, weil es keine zusätzlichen Pads auf der Oberseite der Leiterplatte gibt (beispielsweise die Basis im Vergleich beispielsweise zu ).
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In 6 umfasst die Mikrofonanordnung 100 einen magnetischen Wandler, wobei die Spule um einen äußeren Umfang der Dose 118 gewickelt ist. In diesem Beispiel gibt es keinen Spulenhalteflansch und keinen Deckel. In diesem Beispiel wird ein kompakteres Design vorgestellt, das für eine Ladespule nützlich sein kann, bei der möglicherweise weniger Wicklungen benötigt werden. Die Breite der Dose kann reduziert werden, da es im Vergleich beispielsweise zu 1 keine zusätzlichen Pads auf der Oberseite der Dose gibt.
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In 7 umfasst die Mikrofonanordnung 100 ein Terminalbrett 400, das einen Kontakt 404 umfasst, der an einem Deckel 117 der Dose 118 befestigt ist. In diesem Beispiel ist die Breite und Länge der Basis ähnlich wie in 4 veranschaulicht, und die Leitung des magnetischen Wandlers ist am Kontakt 404 angeschlossen. In diesem Beispiel umfasst der Deckel 117 eine Durchführung 700, damit die Spulenleitung durch das Terminalbrett 400 nach oben geführt werden kann. In 4. weist das Terminalbrett 400 einen Masseplandeckel 117 auf, der oben auf die Dose gelötet ist, um die elektromagnetische Abschirmung der Mikrofonkomponenten zu gewährleisten.
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8 veranschaulicht ein weiteres Beispiel für eine Mikrofonanordnung 100, die einen um ein Mikrofonanordnungs-Gehäuse gewickelten magnetischen Wandler umfasst, wobei Leitungen der Spule mit größeren Anschlussdrähten 800 und 802 durch einen Vorgang verbunden sind, der das Anschließen der Spulendrähte an die Anschlussdrähte vor dem Löten umfassen kann. In diesem Beispiel bedeckt ein Klebstoffklecks 804 die Lötstellen, die die Spulendrähte mit den Anschlussdrähten und den Spulenleitungen verbinden. Die Basis 116 in diesem Beispiel ist kleiner als die in 1 gezeigte Basis, da die Spulendrähte nicht an der Basis angeschlossen sind.
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12 veranschaulicht ein Beispiel für eine Hörvorrichtung, wie beispielsweise ein Hörhilfsmittel, Ohrstöpsel, Hörgeräte, Ohrhörer oder ein anderes Hörgerät, das am oder im Ohr getragen wird. Die Hörvorrichtung umfasst ein Gehäuse 1200, einen im Gehäuse angeordneten Prozessor 1210 und ein Netzwerk von Telespulen 1212, die elektrisch mit dem Prozessor gekoppelt sind. Jede Telespule 1214 und 1216 ist mit einer entsprechenden Mikrofonanordnung integriert, wie zuvor in Bezug auf eines oder mehrere der 1-8 beschrieben. Die Mikrofonanordnungen sind räumlich getrennt und wenigstens teilweise innerhalb des Mikrofonanordnungs-Gehäuses 1200 angeordnet. Das Netzwerk der Telespulen 1212 verbessert die Gesamtempfindlichkeit der Hörvorrichtung. In diesem Beispiel sind die Achsen der Telespulen 1214 und 1216 parallel, so dass die Empfindlichkeit der Hörvorrichtung erhöht wird. In einer Ausführungsform kann die Gesamtempfindlichkeit des Telespulensystems in diesem Beispiel um das Zweifache erhöht werden, wenn die beiden Telespulen ausgerichtet sind und in die gleiche Richtung zeigen.
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13 veranschaulicht ein Beispiel für eine Hörvorrichtung 1300, die eine verbesserte Richtungsempfindlichkeit durch das Netzwerk von Telespulen 1212 verwendet, wobei jede Telespule mit einem entsprechenden Mikrofon integriert ist, wie oben mit Bezug auf eines oder mehrere der 1-8 beschrieben. Die Telespulen sind räumlich getrennt und wenigstens teilweise innerhalb des Gehäuses 1200 angeordnet. In diesem Beispiel sind die Achsen der Telespulen 1214 und 1216 nicht parallel zueinander angeordnet. Dadurch wird die Richtungsempfindlichkeitsabhängigkeit des Netzes der Telespulen verringert.
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Der Winkelunterschied zwischen den Mikrofonen in diesem Beispiel erzeugt ein Phasen-Array („phased array“). Die Signale der beiden Telespulen werden durch den Prozessor summiert und die gesamte Richtungsempfindlichkeit des Phasen-Arrays wird reduziert. Die beiden Telespulen können auch summiert werden, indem sie in Reihe geschaltet werden, bevor das kombinierte Signal den Prozessor erreicht. Beispielsweise weisen Hörgeräte häufig zwei Mikrofone pro Ohr auf, die als Strahl das akustische Signal bilden, um die Richtung zu bestimmen, aus der der Schall kommt.
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14 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die normierte Winkelempfindlichkeit von separaten Telespulen und kombiniertem Phasen-Array veranschaulicht, das in 13 dargestellt ist. In einer Ausführungsform sind die Telespulen 1212 im Gehäuse 1200 angeordnet, um die gezeigte Empfindlichkeit zu beeinflussen.
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In Implementierungen, bei denen der magnetische Wandler als Telespule konfiguriert ist, wird ein feiner Kupferdraht mit hoher Leitfähigkeit oder ein anderes geeignetes Material verwendet, um eine Spule mit wahrscheinlich tausenden von Windungen zu bilden. In einer anderen Implementierung, bei der die Spule als Ladespule konfiguriert ist, beispielsweise zum Laden einer Batterie oder einer anderen aufladbaren Komponente, werden wahrscheinlich Dutzende oder Hunderte von Windungen für die Spule verwendet.
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Bei einigen Implementierungen bestehen die Dose und der Deckel aus einem Material mit mittlerer oder hoher Permeabilität, wie beispielsweise bei einer Telespule-Anwendung. Bei einigen Anwendungen bestehen Becher und Deckel oder Kern aus einer Mu-Metall 80/20 Nickeleisenlegierung. Es können jedoch alle geeigneten Materialien verwendet werden. Metall mit hoher Permeabilität in einigen Implementierungen verbessert die Leistung der Telespule, indem es die Empfindlichkeit der Telespule im Vergleich zu Edelstahl oder Luft erhöht. In anderen Implementierungen kann auch gegossener Ferrit verwendet werden, beispielsweise in einer Ladespulenanwendung. Bei einigen Implementierungen sind sowohl der Deckel als auch der Becher für eine hohe elektrische Leitfähigkeit mit Gold beschichtet, um eine elektromagnetische Abschirmung zu gewährleisten; andere Implementierungen müssen dieses Material jedoch nicht aufweisen. Wie in einigen Implementierungen gezeigt wird, ist die anwendungsspezifische integrierte Schaltung oder andere Schaltung mit einem Epoxid ummantelt und mit dem Wandler drahtgebunden, um Signale vom Wandler zu empfangen. Bei einigen Implementierungen, bei denen die Spule als Ladespule konfiguriert ist, besteht die Dose aus rostfreiem Stahl.
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In einer Ausführungsform besteht die Mikrofonanordnung 100 aus einer Mikrophonplatinen-Unterbaugruppe und einer Unterbaugruppe für die Dose und den Deckel. Die Mikrofonanordnung wird durch Zusammenbau der Mikrofonkomponenten und der integrierten Schaltung(en) auf der Basis unter Verwendung von Standardprozessen wie beispielsweise Montageprozesse für die Oberflächenmontage zusammengesetzt, so dass das Mikrofon und der ASIC oder eine andere integrierte Schaltung auf der Basis befestigt werden. Bei einigen Implementierungen umfasst die Basis einen Metallring, der mit der Masse verbunden und in einer Form konfiguriert ist, die der Form einer Basis der Dose entspricht.
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Bei der Unterbaugruppe der Dose wird der Deckel durch ein Nahtschweißprozess, ein Hochtemperatur-Lötprozess, ein Punktschweiß- und Klebeprozess oder einen anderen geeigneten Prozess, das eine akustische Abdichtung zwischen Deckel und Dose gewährleistet, an der Dose befestigt. Die Unterbaugruppe Deckel/Dose wird durch einen Hochtemperatur-Lötprozess mit der Mikrofonanordnung auf der Leiterplatte verbunden, in einigen Beispielen in einem Lötprozess, der eine niedrigere Temperatur vom Becher zum Deckel aufweist. Zum Beispiel wird die Unterbaugruppe Deckel/Dose auf den entsprechenden Metallring auf der Basis ausgerichtet und mit der Basis verlötet. Wenn gewünscht, kann ein zusätzlicher Schweißvorgang angewendet werden. Jede Mikrofonanordnung wird dann von einer größeren Platinenanordnung getrennt, und das Mikrofon kann einer Leistungsprüfung unterzogen werden. Die Anordnung umfasst das Wickeln des Anschlussdrahtes um den Becher oder Kern und das Anschließen der Spulendrähte an einen Spulenkontakt auf der Leiterplatte (beispielsweise Basis), beispielsweise mittels eines lokalen Punktschweiß- oder Drahtbondprozesses. Bei anderen Implementierungen kann ein Hochtemperaturlöt- oder einen leitfähigen Epoxidprozess verwendet werden. Es wird anerkannt, dass jeder geeignete Befestigungsprozess verwendet werden kann.
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Bei bestimmten Anwendungen, wie beispielsweise bei Telespule-Konfigurationen, besteht die Dose aus einer magnetischen Legierung mit hoher Permeabilität, im Gegensatz zu herkömmlichen Dosen aus Edelstahl oder Messing. Die magnetische Legierung mit hoher Permeabilität hilft in einigen Anwendungen, den magnetischen Fluss von einem magnetischen Wechselfeld anzuziehen, um den Betrieb einer Telespule zu erleichtern. In Anwendungen, bei denen die Spule als Ladespule konfiguriert ist, muss die hochpermeable magnetische Legierung nicht verwendet werden, und es kann rostfreier Stahl oder ein anderes geeignetes Material verwendet werden. In einigen Implementierungen erzeugt ein magnetisches Wechselfeld, das durch die Mitte der Spule geht, eine Spannung in der Spule. Bei einem Betrieb mit Telespule kann sich das Wechselstromfeld im Audioband befinden, und der Widerstand der Spule liegt bei einigen Implementierungen in der Größenordnung von 1000 Ohm oder jedem anderen geeigneten Widerstand. Die Anzahl der Windungen in einigen Implementierungen ist hoch, beispielsweise im Bereich von Tausenden von Windungen, aber es kann jede geeignete Windungszahl verwendet werden. Die Drahtstärke in einigen Anwendungen beträgt 56, was einem Durchmesser von etwa 0,015 mm entspricht, es kann jedoch jede geeignete Drahtstärke verwendet werden.
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Für Ladespulenkonfigurationen beträgt das Wechselstromfeld in einigen Implementierungen 100-400 kHz, und der Widerstand der Spule liegt in der Größenordnung von Ohm oder Zehntel Ohm. Es kann jedoch jeder geeignete Widerstand oder jede geeignete Frequenz konfiguriert werden. Auch die Anzahl der Windungen ist bei einer Ladespulen-Implementierung geringer als bei einer Telespule. Bei einigen Ausführungen ist der Drahtquerschnitt schwerer als bei der Ausführung mit Telespule und bei einigen Ausführungen ist der Drahtquerschnitt 48, es kann jedoch jeder geeignete Drahtquerschnitt verwendet werden.
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Neben anderen Vorteilen bietet die Verwendung einer integrierten Spule mit einer Mikrofonanordnung ein kompaktes Design. Der Einsatz von magnetischen Wandlern ermöglicht eine integrierte Anordnung, die einen vorteilhaften Formfaktor bietet. Andere Vorteile werden von denjenigen erkannt, die über gewöhnliche Fertigkeiten auf diesem Gebiet verfügen.
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Während die vorliegende Offenbarung und das, was gegenwärtig als die beste Form dieser Offenbarung angesehen wird, in einer Weise beschrieben wurde, die den Besitz der Erfinder begründet und die es denjenigen mit gewöhnlicher Kunstfertigkeit ermöglicht, dieselben herzustellen und zu benutzen, wird man verstehen und anerkennen, dass es unzählige Modifikationen, Variationen und Äquivalente dazu gibt, die alle im Rahmen und Geist der Offenbarung liegen, die nicht durch die beispielhaften Ausführungsformen, sondern durch die beigefügten Ansprüche begrenzt werden soll.
