专利名称：温度补偿系统和温度补偿方法
技术领域：
概括的说，本发明涉及麦克风补偿，具体地说，涉及驻极体电容式麦克风(ECM，electret condenser microphone)数字麦克风温度补偿。
背景技术：
驻极体是具有准永久电荷或偶极极化的电介质材料。驻极体材料在大自然中相当普遍。例如，石英和其他形式的ニ氧化硅天然地产生驻极体。然而，很多驻极体是通过以高于电介质的熔化温度对电介质进行加热然后以强电场对熔化的电介质进行冷却来合成制备的。 在某些示例中，驻极体材料可以用作麦克风的膜。驻极体电容式麦克风(ECM)例如通过提供永久性的充电或极化材料，消除了在数字麦克风系统中对极化电源的需要。然而，ECM对温度很敏感。
发明内容
除了其他方面，本申请讨论了用于至少部分地补偿数字麦克风系统中的温度灵敏度的系统和方法，其中，数字麦克风系统包括例如温度敏感膜，例如，驻极体电容式麦克风(ECM)。在一个示例中，系统可以包括与温度无关的电压參考和温度补偿电路，温度补偿电路包括与温度有关的元件，其被配置为提供相对于与温度无关的电压參考的第一參考；以及分压器，其被配置为提供相对于与温度无关的电压參考的第二參考和第三參考。在一个示例中，温度补偿电路可以被配置为提供电压參考，电压參考被配置为使用所述第三參考以及所述第一參考与所述第二參考之差来至少部分地补偿数字麦克风系统的温度灵敏度。在一个示例中，温度补偿方法可以包括使用与温度有关的元件来提供相对于与温度无关的电压參考的第一參考；使用分压器来提供相对于所述与温度无关的电压參考的第二參考和第三參考；使用温度补偿电路根据所述第三參考以及所述第一參考与所述第二參考之差来提供电压參考；以及使用所述电压參考至少部分地补偿数字麦克风系统的温度灵敏度。该部分意在概述本专利申请的主题，而非排他性或穷尽性解释本发明，后续的具体实施方式
用于提供有关本专利申请的进一歩信息。
在不必按比例绘制的附图中，相似的数字可以描述不同视图中的相似元件。具有不同字母后缀的相似数字可以表示相似元件的不同情況。附图通常通过实例的方式而非通过限制的方式阐述本申请中所讨论的各种实施例。图I大体示出了包括温度补偿电路的示例性数字麦克风系统；
图2大体示出了用于数字麦克风系统的示例性温度补偿电路；图3大体示出了针对图I的示例中的温度补偿电路，计算机模拟的増益校正(以分贝为单位(dB))与温度(V )之间的关系的示例。
具体实施例方式除了其他方面，本发明人已经认识到了，被配置为补偿数字麦克风系统中驻极体膜对温度的灵敏度(dBV/Pa)的系统和方法。由于例如不同的制造商或制造エ艺，因此驻极体膜可以具有各种温度系数。温度变化可不利地影响数字麦克风系统，这包括造成灵敏度失衡或变化的动态增益。在一个示例中，可以针对温度来调节数字麦克风系统的灵敏度以有效地忽略温度变化，从而允许数字麦克风制造商制造并销售具有零増益或者接近零増益的温度灵敏度的设备。
例如，包括ー个或两个以上数字麦克风的数字麦克风系统，除了其他方面，可以用于移动设备应用中的噪声消除。在一个示例中，ー个或两个以上数字麦克风中的每ー个可受到不同温度的影响，这取决于ー个或两个以上数字麦克风在移动设备上的位置，例如，这些数字麦克风与充电电路、传输电路或移动设备的其他产生热量的部分的接近程度。在噪声消除应用中，ー个或两个以上数字麦克风的灵敏度变化可大大地影响对所检测的噪声的消除。因此，ー个或两个以上温度补偿电路可以用于至少部分地补偿数字麦克风系统中的温度灵敏度。图I大体示出了示例性数字麦克风系统100，其包括温度补偿电路200、麦克风101、前置放大器102和模数转换器(ADC) 103。在一个示例中，麦克风101可以包括具有温度敏感膜的麦克风，温度敏感膜例如为驻极体膜或其他温度敏感膜。在一个示例中，麦克风101可以包括驻极体电容式麦克风(ECM)或者具有非零温度系数的ー个或两个以上其他数字麦克风。在一个示例中，前置放大器102可以包括音频放大器或ー个或两个以上其他放大器，音频放大器或ー个或两个以上其他放大器被配置为从麦克风101接收信息(例如，音频输出等)并且向ADC 103提供信息(例如，经放大的音频信号等)。在一个示例中，温度补偿电路200可以被配置为将參考电压(Vkef)提供给ADC 103以至少部分地补偿麦克风101的温度灵敏度，或者提供给数字麦克风系统100的ー个或两个以上其他元件，例如，以针对温度来控制数字麦克风系统100的有效增益。在一个示例中，ADC 103可以被配置为向诸如噪声消除电路、音频处理器、基带处理器等ー个或两个以上元件提供数字麦克风信号。在一个示例中，数字麦克风系统100的増益可以表示为
_8] Gsystem (d— ) 二 Apre(dB} — VREF(dB￥)(等式 ι)在某些示例中，前置放大器102的增益(ApJ可以固定有(fixed with)很小的温度变化。为了提供稳定的Vkef，可以使用电压和温度的组合。图2大体示出了用于数字麦克风系统的示例性温度补偿电路200。在一个示例中，温度补偿电路200可以包括与温度无关的电压參考105 ;与温度有关的元件110，其被配置为提供相对于与温度无关的电压參考105的第一參考(REF1);以及分压器，其被配置为提供相对于与温度无关的电压參考105的第二參考和第三參考(分别为REF2、REF3)。
在一个示例中，与温度无关的电压參考105可以包括带隙电压(VBe)或其他电压參考，带隙电压或其他电压參考被配置为提供相对于温度稳定的參考电压(vBe)。在某些实施例中，与温度无关的电压參考105，除了其他方面，可以包括ニ极管、电阻或ー个或两个以上其他元件。与温度有关的元件110可以包括ニ极管或ー个或两个以上其他有源或无源的与温度有关的元件，ニ极管或ー个或两个以上其他有源或无源的与温度有关的元件被配置为提供相对于温度变化的电压(VD)。在一个示例中，ニ极管可以通过电阻111连接到地面，并且在某些实施例中，ニ极管和电阻111可以匹配与温度无关的电压參考105的ニ极管和电阻。在一个示例中，分压器电路可以包括电阻分压器网络，该电阻分压器网络包括第一电阻115、第二电阻120和第三电阻125,该第一电阻115、第二电阻120和第三电阻125被配置为提供相对于与温度无关的电压參考105的REF2和REF3。在其他实施例中，分压器 电路可以包括被配置为提供REF2和REF3的ー个或两个以上其他元件，例如，电容器、电感器
坐寸ο在一个示例中，温度补偿电路200可以包括放大器130(例如，各种配置的ー个或两个以上放大器)，放大器130被配置为提供电压參考(Vkef)，电压參考(Vkef)被配置为使用REF3以及REF1与REF2之差来至少部分地补偿数字麦克风系统的温度灵敏度。在ー个示例中，温度补偿电路105可以包括ー个或两个以上模拟或数字电路，模拟或数字电路被配置为根据(I)REF3以及(2)REF1与REF2之差的和来提供VKEF。在一个示例中，放大器130可以被配置为(例如，通过因子G等)放大或衰减REF1, REF2或REF3、REF1与REF2之差、或者REF3以及REF1与REF2之差的和中的ー个或两个以上。在一个示例中，在集成电路中，ニ极管可以在正向电压上呈现出_2mV/°C的改变。因此，在温度补偿电路200中，温度(Ttl)(例如，室温，或 27°C )处的REF1可以表示为^EF1(T0) — ^SG(T0) — Pd(Tt0)(等式 2)示例性的和レD(TtJ)的值可以包括~(等式 3)Fo(7^) = O JV (等式 4)因此，Pref1 ￠7 )可以表示为 τ^> — 0-5F + ImVf0C (等式 5)在一个示例中，与温度有关的元件110的电压可以通过从ド只五F1 (T)中减去
(^BG(Tq)而获得。可以使用来估计p￡>(T0)的值，并且节点REF2处
的电压可以表示为
_3] Vrefm ニ Vbg= vBG(Tfy) — Vd(T0)(等式
6)
将
权利要求
1.ー种温度补偿系统，包括 用于数字麦克风系统的温度补偿电路，所述温度补偿电路包括 与温度有关的元件，其被配置为提供相对于与温度无关的电压參考的第一參考；以及 分压器，其被配置为提供相对于所述与温度无关的电压參考的第二參考和第三參考， 其中，所述温度补偿电路被配置为提供电压參考，所述电压參考被配置为使用所述第三參考和所述第一參考与所述第二參考之差来至少部分地补偿数字麦克风系统的温度灵敏度。
2.根据权利要求I所述的温度补偿系统，包括 与温度无关的电压參考，其中，所述与温度无关的电压參考包括带隙电压參考， 其中，所述带隙电压參考包括ニ极管， 其中，所述与温度有关的元件包括ニ极管，以及 其中，所述与温度有关的元件的所述ニ极管与所述带隙电压參考的所述ニ极管匹配。
3.根据权利要求I所述的温度补偿系统，包括 所述数字麦克风系统，所述数字麦克风系统包括 麦克风，其包括温度敏感膜； 前置放大器，其被配置为从所述麦克风接收信息；以及 模数转换器，其被配置为从所述前置放大器接收信息并从所述温度补偿电路接收所述參考电压， 其中，所述温度补偿电路被配置为至少部分地补偿所述温度敏感膜的所述温度灵敏度。
4.根据权利要求I所述的温度补偿系统，包括 放大器，其被配置为接收所述第一參考、所述第二參考和所述第三參考，并使用以下各项之和来提供所述电压參考 (1)所述第三參考；以及 (2)所述第一參考与所述第二參考之差。
5.—种温度补偿方法,包括 使用与温度有关的元件来提供相对于与温度无关的电压參考的第一參考； 使用分压器来提供相对于所述与温度无关的电压參考的第二參考和第三參考； 使用温度补偿电路根据所述第三參考以及所述第一參考与所述第二參考之差来提供电压參考；以及 使用所述电压參考至少部分地补偿数字麦克风系统的温度灵敏度。
6.根据权利要求5所述的温度补偿方法，包括 使用带隙电压參考来提供所述与温度无关的电压參考，所述带隙电压參考包括ニ极管， 其中，所述与温度有关的元件包括ニ极管，以及 其中，所述与温度有关的元件的所述ニ极管与所述带隙电压參考的所述ニ极管匹配。
7.根据权利要求I所述的温度补偿系统或者根据权利要求5所述的温度补偿方法，其中，所述与温度有关的元件包括ニ极管。
8.根据权利要求I所述的温度补偿系统或者根据权利要求5所述的温度补偿方法，其中，所述数字麦克风系统包括驻极体电容式麦克风，所述驻极体电容式麦克风包括温度敏感膜。
9.根据权利要求5所述的温度补偿方法，其中，所述数字麦克风系统包括具有温度灵敏度的驻极体膜，并且其中，所述至少部分地补偿所述温度灵敏度包括至少部分地补偿所述驻极体膜的所述温度灵敏度。
10.根据权利要求I所述的温度补偿系统或者根据权利要求5所述的温度补偿方法，其中，所述分压器包括电阻分压器网络，所述电阻分压器网络包括串联的第一电阻、第二电阻和第三电阻，其中，所述第一电阻、第二电阻和第三电阻具有共同的温度系数。
11.根据权利要求5所述的温度补偿方法，其中，所述提供所述电压參考包括使用放大器接收所述第一參考、所述第二參考和所述第三參考并使用以下各项之和来提供所述电压参考 (1)所述第三參考，以及 (2)所述第一參考与所述第二參考之差。
全文摘要
本申请公开了一种温度补偿系统和温度补偿方法。除了其他方面，本申请讨论了用于至少部分地补偿数字麦克风系统中的温度灵敏度的系统和方法，该数字麦克风系统包括例如温度敏感膜，例如，驻极体电容式麦克风(ECM)。一种温度补偿系统，包括用于数字麦克风系统的温度补偿电路，所述温度补偿电路包括与温度有关的元件，其被配置为提供相对于与温度无关的电压参考的第一参考；以及分压器，其被配置为提供相对于所述与温度无关的电压参考的第二参考和第三参考，其中，所述温度补偿电路被配置为提供电压参考，所述电压参考被配置为使用所述第三参考和所述第一参考与所述第二参考之差来至少部分地补偿数字麦克风系统的温度灵敏度。
文档编号H04R3/00GK102695113SQ20121007894
公开日2012年9月26日 申请日期2012年3月12日 优先权日2011年3月11日
发明者A·M·约尔丹, H·加萨 申请人:快捷半导体(苏州)有限公司, 快捷半导体公司