声收发换能器的制作方法

文档序号:14396360阅读:248来源:国知局

本文公开的方法和设备涉及电子电路领域,并且更具体且非唯一地涉及一种提供用于发送和接收声信号的换能器的系统和方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年7月6日提交的美国临时申请62/189,009的权益和优先权,在这里将该临时申请的全部内容以引用的方式并入本文。



背景技术:

近年来,我们见证了技术,特别是通信技术的快速发展,通信技术的快速发展也触发了其它技术的发展。这些技术会影响收集所有信息的大数据云。这些数据云存储我们每个人的事情、关于驾驶交通的信息等。使用这些云中心会使我们的生活更加美好。

在1992年前后,已经出现了万维网网络,在万维网中,家庭或办公室的本地计算机连接至巨大的网络,万维网(www:worldwideweb),也就是互联网。当时已经开发适当的协议,并且出现了针对该任务的通信设备和技术。当时人们使用v34调制解调器将本地计算机连接到www网络,也就是互联网。

即使在那个时候,互联网已经通过如下方式改变了人们的生活:有大量的信息(书籍、交通医学、学术信息等等)可供使用。让每个人都接触到全球化的世界——贸易。

今天,每个人都有能够连接到互联网的智能手机。因此,每个人都掌握着大量的信息。然而,另一方面,企业已经开始例如使用全球定位系统数据来收集有针对性营销的信息。这样,出现了许多智能手机的应用程序,例如报告行进速度并允许互联网上的服务器优化并计算最有效的路线的导航应用程序,例如waze应用程序。

技术日新月异,有人预测到2020年可能会有超过500亿台设备连接到互联网,其中一些设备为:灯泡、电灯开关、空调、诸如螺丝刀等工具、牙刷、诸如便携式血压等医疗设备、书籍、玩具。

将所有这些设备连接到互联网的动机是通过具有即时控制和观察信息并追踪信息以供将来使用的能力而使我们的生活变得更美好。相应的示例可以为:将传感器置于牙刷上,以收集关于牙齿状态的信息并将信息传送给牙医。

在智能家庭中,控制灯光的能力可以使灯泡智能设备具有许多应用。将电力设备连接到互联网的能力能够为我们省钱。例如,连接到因特网的干衣机能获得一天中不同时间的能量消耗的速率,并且由此在能量成本最小的时候运行干衣机。

互联玩具将有许多应用程序,如说话娃娃和教育游戏等。

连接我们家里的所有设备(诸如电子设备、洗浴设备、书籍工具等)将使这些设备具有可观察性和可控性,从而有利于我们的生活,并使这些设备更好、更高效地工作。

为了使所有物品连接到互联网,物品需要有物理层来将信息从设备传送到设备。诸如空调或电灯泡等一些设备可能有电源,但大多数物体和物品(诸如浴室物品、卧室物品、工具等)都不会有任何电源,因此需要倚靠电池或能量收集来运行。

运行这些收发器的一种方法是使用rf收集能量解决方案。实际上,与以gsm运行的手机相比,这要求30-100倍高的发射功率,因此仅适用于工业应用。在家、办公室和我们周围环境,没有电源的物品需要依靠电池工作。此外,由于通信基本上是“按需的”而不是“满足的”,附接在这些对象上的收发器模块通常处于待机模式,等待某些“唤醒”信标或信令信息。

因此,人们普遍认识到,不限于上述限制,需要提供用于发送和接收声信号的换能器的系统和方法,并且具有这样的系统和方法是很有利的。



技术实现要素:

根据一个示例性实施例,提供了一种用于声换能器的装置和方法,该声换能器包括:换能器,该换能器包括第一刚性导电网格、第二刚性导电网格以及位于第一刚性导电网格和第二刚性导电网格之间的弹性导电膜片;电源,该电源具有输入电压vcc并提供第一低vcc电源电压,和第二反向电压;驱动电路,其将换能器作为静电扬声器操作;缓冲电路,其将换能器作为静电麦克风操作;开关,其在静电扬声器和麦克风之间进行选择;主电源输入;信号输入和输出。

根据声换能器的另一示例性实施例,麦克风为微机电系统(mems:mcroelectro-mechanicalsystem)麦克风。

根据另外示例性实施例,换能器、驱动电路和缓冲电路中的至少一者以14000hz以上工作。

根据另外一个示例性实施例,电源为开关电源。

另外根据另一示例性实施例,电源在其输入端连接到主电源输入,并且电源具有第一低电源电压输出、用于导电膜片的第二高电源电压和至少一个第三反向电源电压。

进一步根据另一示例性实施例,使用开关电容器降压来实现电源低电压,并且使用二极管钳位开关电容器电路来实现每个反向输出,并且使用开关电容器电压倍增器电路来实现第二高电压。

此外根据另一示例性实施例,电源低电压在输出端具有低通滤波器。

另外根据另一示例性实施例,反向输出和高电压中各者具有低通滤波器。

额外地,根据另一示例性实施例,所述开关是双极双通开关,具有第一常闭管脚和第二常闭管脚,以及第三常开管脚和第四常开管脚。

根据另外一个示例性实施例,开关的第三常开管脚和第四常开管脚连接到第一电阻器的第一节点和第二电阻器的第二节点,并且使它们的第二管脚接地。

根据另外示例性实施例,静电驱动电路包括双缓冲器,其中,第一缓冲器连接至开关第一常闭管脚,第二缓冲器输出连接至开关第二常闭管脚。

另外根据另一示例性实施例,缓冲电路包括单缓冲器,并且单缓冲器的输入端连接至信号输入。

进一步根据另一示例性实施例,缓冲器包括:mosfet或jfet晶体管;偏置电阻器,其第一节点连接至晶体管的栅极;晶体管的源极端子连接至源极电阻器的第一管脚,源极电阻器的第二管脚接地;晶体管的漏极端子连接至漏极电阻器的第一管脚,并且漏极电阻器的第二管脚连接至开关电源低电压;耦合电容器,其第一管脚连接至第一刚性导电网格或第三刚性导电网格,其第二管脚连接至晶体管栅极管脚;源极电容,其与源极电阻器并联连接;比较器或op放大器,其包括第一管脚“+”、第二管脚“-”、第三管脚、第四管脚和第五管脚,其中,第一管脚“+”连接至参考电压第一节点,所述参考电压的第二节点接地,第二管脚“-”通过双向噪声阻塞滤波器连接至源极管脚,第三管脚连接至主电源,第四管脚连接至反向电源,作为输出的第五管脚连接至噪声阻塞滤波器的输入端,噪声阻塞滤波器的输出端连接到馈电电阻器的第一管脚,馈电电阻器的第二管脚连接至偏置电阻器的第二管脚以及电容器的第一管脚,所述电容器的第二管脚接地;以及输出节点,其连接至晶体管的漏极。

进一步根据另一示例性实施例,缓冲器包括:具有正增益+a的第一缓冲器和具有负增益-a的第二缓冲器,其中,第一缓冲器和第二缓冲器的输入端连接到输入信号。

另外根据另一示例性实施例,每个缓冲器包括:mosfet或jfet晶体管,其中,第一缓冲器包括:偏置电阻器,偏置电阻器的第一节点连接至第一缓冲晶体管的栅极;第一缓冲晶体管源极,其连接至源极电阻器的第一管脚,源极电阻器的第二管脚接地;第一缓冲器漏极管脚,其连接至第一漏极电阻器的第一管脚,第一漏极电阻器的第二管脚连接至开关电源低电压;耦合电容器,其第一管脚连接至第一导电网格,其第二管脚连接至第一缓冲晶体管栅极管脚;源极电容,其与源极电阻器并联连接;第一比较器或op放大器,其包括5个管脚,其中,第一管脚“+”连接至参考电压第一节点,参考电压的第二节点接地,第二管脚“-”通过第一双向噪声阻塞滤波器连接至第一缓冲晶体管源极管脚,第三管脚连接至主电源,第四管脚连接至反向电源,第五(输出)管脚连接到第一噪声阻塞滤波器的输入端,第一噪声阻塞滤波器的输出端连接到第一馈电电阻器的第一管脚,第一馈电电阻器的第二管脚连接至偏置电阻器的第二管脚和电容器的第一管脚,所述电容器的第二管脚接地;以及第一输出节点,其连接至第一缓冲晶体管的漏极;并且,第二缓冲器包括:偏置电阻器,偏置电阻器的第一节点连接至第二缓冲晶体管的栅极;第二缓冲晶体管源极,其连接至源极电阻器的第一管脚,源极电阻器的第二管脚接地;第二缓冲器漏极管脚,其连接至第二漏极电阻器的第一管脚,第二漏极电阻器的第二管脚连接至开关电源低电压;耦合电容器,其第一管脚连接至第三导电网格,其第二管脚连接至第二缓冲晶体管栅极管脚;源极电容,其与源极电阻器并联连接;第二比较器或op放大器,其包括5个管脚,其中,第一管脚“+”连接至参考电压第一节点,参考电压的第二节点接地,第二管脚“-”通过第二双向噪声阻塞滤波器连接至第二缓冲晶体管源极管脚,第三管脚连接至主电源,第四管脚连接至反向电源,作为输出的第五管脚连接到第二噪声阻塞滤波器的输入端,第二噪声阻塞滤波器的输出端连接到第二馈电电阻器的第一管脚,第二馈电电阻器的第二管脚连接至偏置电阻器的第二管脚和电容器的第一管脚,所述电容器的第二管脚接地;以及第二输出节点,其连接至第二缓冲晶体管的晶体管漏极。

额外地,根据另一示例性实施例,输出被视为第一输出和第二输出之间的差分输出。

根据另外一个示例性实施例,低压开关电容器电路以低频率工作,而反向电压源以高频率工作。

根据另外示例性实施例,反向电压振荡器具有两种状态,一种为使振荡器工作的启动状态,另一种为使高频振荡器失能的禁用状态。

另外根据另一示例性实施例,声换能器包括控制管脚,该控制管脚包括将第一刚性导电网格和第三刚性导电栅格连接到第一缓冲输出管脚和第二缓冲输出管脚的第一状态以及将第一电阻器的第一管脚连接至第一刚性导电网格且将第二电阻器的第一管脚连接至第三刚性导电网格的第二状态。

除非另外定义,否则本文所用所有技术和科学术语具有与相关领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。本文提供的材料、方法和示例仅是说明性的而不是限制性的。除了程序本身所必需或固有的程度之外,未意图限制或暗示本公开中说明的方法和处理(包括附图)的步骤或阶段的特定顺序。在许多情况下,处理步骤的顺序可能会改变,而不会改变所述方法的目的或效果。

附图说明

这里仅通过举例的方式参照附图来说明各种实施例。通过详细地具体参照附图,需要强调的是,所示出的细节仅作为示例并且仅用于对实施例的说明性讨论,并且是为了提供对于该实施例的原理和概念而言最有用和最容易理解的说明的目的而呈现的。在这方面,未尝试以比对主旨的基本理解所需方式更详细的方式示出实施例的结构细节,结合附图的说明显然能够使本领域技术人员明白如何在实践中实施多种形式和结构。

在附图中:

图1是连接到www的个人计算机的简化框图;

图2是唤醒收发器的简化框图;

图3a是声发送和接收换能器的简化图示;图3b是声发送和接收换能器的简化电气原理图;

图4是作为发送器-扬声器的声换能器的简化图示;

图5a是根据一个示例性实施例的作为麦克风的声换能器的简化图示;

图5b是根据一个示例性实施例的作为麦克风的声换能器的简化电气原理图;

图5c是声元件电路模型的简化图示;

图6是cmic0和cmicl在x方向上积分的简化图示;

图7是直流-直流降压电源电压的简化图示;

图8是图7的电路的仿真结果的简化图示;

图9是使用简单电荷泵电路的负电压生成的简化电气原理图;并且

图10是负电压源vee和vee1的简化电气原理图。

具体实施方式

本发明在其实施例中包括用于声收发换能器的系统和方法。参照以下附图和所附说明,可以更好地理解根据本文所呈现的若干示例性实施例的装置和方法的原理和操作。在详细解释至少一个实施例之前,应该理解的是,这些实施例的应用并不限于在以下说明中阐述的或者在附图中示出的部件的构造和布置的细节。可以以各种方式来实践或执行其他实施例。而且,应该理解的是,本文使用的措辞和术语是出于说明目的的,而不应该被认为具有限制性。

在本文中,在附图的范围内未说明且标记有在前附图中已经说明的附图标记的附图中的元件具有与在前附图中元件相同的用途和描述。同样地,在文本中,由未出现在被该文本说明的图中的数字标识的元件具有与在说明该元件的在前附图中的该元件相同的用途和描述。

本文中的附图不是按比例的。不同的图可以使用不同的比例,甚至在同一图中也可以使用不同的比例,例如同一对象的不同视角的不同比例或者两个相邻对象的不同比例。

以下说明的实施例的目的在于提供用于声收发器换能器的至少一个系统和/或方法。更具体但非唯一地,声换能器可以在作为麦克风的输入模式和作为扬声器的输出模式之间快速且有效地变换,消耗最小功率和/或产生最小噪声。更具体但非唯一地,换能器可以与在待机模式下工作时间相对较长和/或需要立即唤醒程序的电池供电装置一起使用。然而,如本文所述的系统和/或方法可以具有局域通信的类似技术的其它实施例。

图1是根据一个示例性实施例的连接至www的个人计算机的简化框图。

特别地,图1示出调制解调器(modulator-demodulator:modem)在通信中,并且特别是在经由万维网的通信中的使用,这样的通信提供计算装置之间的连接性。

图2是根据一个示例性实施例的唤醒收发器的简化框图。

图2表示大多数时间处于待机模式的收发器的一般构建模块。这种收发器需要对“控制”或“请求”命令作出响应,并且可以周期性地发送信息。例如,温度传感器大部分时间处于待机模式,并周期性地发送其读数。图2的收发器可使用包括声通信技术或rf通信技术在内的任意通信技术。收发器可包括接收器和发送器。可以理解的是,诸如图1的模式的调制解调器可以被认为是收发器,反之亦然。

这里有两种基本的实施方式,这两种实施方式均是由图2表示。第一种实施方式为占空比接收器,其中,接收器适时在小窗口期适时运行。该情况的示例可以为每1秒内1毫秒的窗口,在该窗口期内,信号检测器检查是否存在期望带宽的信号。如果存在信号,则激活第二级以测试某种签名或前导码。如果二级测试通过,则通过打开收发器电源来打开接收器。这与低功耗蓝牙(bluetoothlowenergy)工作的方式类似。这种接收机可具有漏失检测概率,这有时会导致更长的响应时间,因此不适用于远程控制应用。

唤醒接收器的第二实施方式使信号检测器始终工作。虽然这种实施方式使漏失检测概率接近于0,但是却具有更高的误警率。rf中的1级检测器可以使用低功率包络检测器来实现。只有当信号出现时,才能激活2级检测。这种接收机可更适合快速响应接收器,并且可适合大多数远程控制应用。

可以假设将低功耗蓝牙(ble:bluetoothlowenergy)和zigbee用于电池供电装置。然而,这种射频(rf:radiofrequency)收发器的功耗基本上太高以致无法依赖电池来运行数年。此外,被认为是低功率收发器的ble使用cr2032钮扣电池可工作约10至12个月。直径20mm、厚3.2mm的cr2032电池的尺寸对于诸如连接到互联网的智能牙刷等很多可穿戴和物联网应用来说相对过大。

rf面对的问题可以分为2个问题:第一个问题通常与高载波有关,这需要耗电的混频器和振荡器。第二个问题是相对高的带宽。

声通信通常在几khz的低载波下工作,并且通常以低带宽工作。因此,相比于rf通信,声通信所用电力更少,因此在电池供电装置中具有优势。

声收发器可适用于电池供电的物联网(iot:internetofthings)装置,这样的装置需要使用非常小的电池来工作并需要电池持续数年。这种收发器通常需要超低功率麦克风和高效扬声器来分别接收和发送信号。此外,这些声收发器需要非常低成本,才能使自己成为蓝牙的真正竞争对手。

本实施例的一个目的在于提供一种在以14000hz及以上的范围内工作时既可以用作扬声器发送信号又可以用作麦克风接收信号的声换能器。

图3a是根据一个示例性实施例的声发送和接收换能器的简化图示。

图3b是根据一个示例性实施例的声发送和接收换能器的简化电气原理图。

图3a和图3b的换能器可包括由两个固定导电网格或带孔的金属(这些网格是刚性且固定的)构成的声学元件以及弹性导电膜片。该声学元件既作为静电扬声器进行发送又作为麦克风进行接收。

如图3a所示,当作为扬声器工作时,两个开关p0和p1处于上位(例如,分别连接到ao和a1)。ao和al连接驱动放大器,驱动放大器经由a0向p0提供正信号a*s(t),经由a1向p1提供负信号-a*s(t)。在这种情况下,声学元件电容器可以经由电阻器r被电荷q充电。这又可以产生电力场,而电力场可以将弹性导电膜片吸引到上网格,并且使弹性导电膜片与下网格分离,反之亦然(取决于点p0和p1中的信号)。图4将对这些力进行说明。

图4是根据一个示例性实施例的作为发送器-扬声器的声换能器的简化电气原理图。

当作为发送器工作时,通过导电刚性网格可以产生声压波。静电扬声器从vee1获取负电压。为了生成扬声器的更多电流,需要生成该负电压。

关于尺寸和功率请注意:智能手机扬声器通常会消耗1瓦功率,并在1米处产生1khz的95dbspl。这意味着,对于4欧姆的扬声器来说,智能手机上的用于数模转换的最大电压为大约伏特当在4000hz的bw中使用n个音调且每个音调均为8hz时,可以得到512个音调。假定考虑parseval定理,并且假设2西格玛(sigma),可以得到每个音调的幅度等于:或者并且每个音调的衰减为

这意味着基于90dbspl(我们假设在14000hz-20000hz的衰减为5db)可以得到53.3dbspl。对于在93dbspl测试的且具有70dbsnr的麦克风,对于0db的snr,可以降低到23dbspl,对于7db的snr可以降低至30db。这表示对53.3dbspl衰减23db。相比于l米的23db的衰减为15米,这是我们的声收发器所需的距离。

假设我们使用14000hz-20000hz的声道bw,该声道bw被分割成10个信道,每个信道具有512hz的bw,每个音调为4hz。这意味着得到128个音调或每个音调的衰减为:

(允许在系统中进行削波(clipping))。

另外可以考虑非理想平面扬声器的5db衰减,然后可以节省约21db。这意味着可以使用体积更小、功耗更小的扬声器。从功率的角度看,21db大约小了100倍,所以可以用尺寸为1mm×1mm的扬声器来代替10mm×10mm的扬声器。所以对于我们的目的而言,使用4mm×3mm的扬声器就足够好了。然而,应当理解,对于这种扬声器,我们需要1瓦/100=10毫瓦的总功率。在1m处,1瓦的95dbspl的效率约为2%,对于90db的spl,也是如此。

麦克风操作:作为麦克风工作时,需要将图3a的开关置于下位。

图5a是根据一个示例性实施例的作为麦克风的声换能器的简化图。示

图5c是根据一个示例性实施例的声元件电路模型的简化图示。

图5a和图5b一起说明作为麦克风的声换能器。根据一个示例性实施例,当图3的开关处于下位,同时将r0连接到上刚性导电网格,并且将r1连接到下刚性导电网格时,声换能器用作麦克风。

图5c说明根据一个示例性实施例的图5a的声学元件的电路模型。

基本上,具有上网格的膜片形成电容器cmic0,而具有下导电网格的膜片形成电容器cmic1。

当没有声波压时,cmic0和cmicl相等,并由下式给出:

方程式1

由于对于cmic0来说,电容器首先通过r和r0充电,对于cmicl来说,电容器首先通过r和rl充电,因此cmicl和cmic0都可具有vtransducer。q是由下式给出的电荷:

方程式2

典型地,当声压波到达上刚性导电网格/通过上刚性导电网格传播时,膜片将弯曲,如图5a所示。这会使电容器cmic0减小而电容器cmic1增大。一个电容器随着电容改变可以具有恒定电荷q,如下式所示:

方程式3

随着cmic增加δcmic0>0,cmicl减小δcmic1<0,并且当输出电压为缓冲器1和缓冲器2之间的差分时,可以得到输出的最大电压。对于高度的小变化,我们可以推断出

因此,如果我们将声学元件cmic0和cmic1视为如图6所描述的沿x方向的电容器的并联连接,则可以将cmic0中的小差分标记为dcmic0,并且可以将cmic1中的小差分标记为dcmic1。

图6是根据一个示例性实施例的cmic0和cmicl在x方向上积分的简化图示。

cmic0和cmicl的函数高度由抛物线函数逼近,并且根据图6给出:

方程式4

方程式5

那么对于小弯曲来说,α非常接近1。那么很明显,x=0处的h0高度增大并且其他高度将降低

假设高度变化小,那么方程式意味着通过从cmic0到cmicl对结果进行差分,可以使输出电压加倍。

缓冲操作:为了不加载图5a的声学元件电容器cmic0和cmic1,设计具有低输入电容的特殊的超低功率缓冲器。

对于图5a的缓冲器1来说,缓冲器可以包括经由耦合电容器c1连接到点x的jfet有源元件,如图5a所示。点x是cmic0的信号收集,如图5b所示,jfet工作在饱和区,并且具有低电压电源。在此设计中使用的jfet是具有最低长度的非常宽的jfet。这可确保低cgs和高idss。尽管在图5a中通过jfet说明了缓冲器,但也可以使用mosfet来构造缓冲器。

方程式6和方程式7说明了相对于vgs的电流id。在饱和模式下,得到mosfet和jfet的放大率:

方程式6

方程式7

id噪声由下式给出:

方程式8

其中,k是玻尔兹曼(boltzmann)常数,t是以开氏度(kelvindegree)为单位的温度。

另外,

方程式9

这是因为图5a的cs1和cs2,其中是时间平均值。

方程式8

因此,由下式给出缓冲器1或缓冲器2的snr:

方程式9

其中,vx相应地是mosfet的vt或jfet的vp。

为了工作在饱和区域,晶体管需要满足:

方程式10vds≥vgs-vp(对于jfet)

vds≥vgs-vt(对于mosfet)

麦克风可以使用tf202jfet。tf202的idss=~200μα。这意味着如果我们采用idss=100ma的jfet,则能够以id=200μa/500=0.4μa工作。当vp=-1v时,得到gm=0.4m(l/欧姆)。为了得到1的增益,需要rd=2.5k,并且如果假设vref=5mv,如图5a所示,那么得到rs1=rs2=7.5k。

关于方程式10,并且考虑方程式7,我们可以推断出:

方程式11或者我们可以大致推断出:

方程式12

对于以上情况,可得到

在0.4μα的情况下,可得到2.64n瓦的功耗。为了设计具有小电容器的直流-直流降压电荷泵,需要做出一些牺牲。可以假设100khz的晶体管的尺寸为weff=0.2u、leff=0.2u、cox=10ff,这意味着cgs=0.2*0.2*10/3=0.13ff,振荡器有4个晶体管,并且每级另有4个晶体管,总共得到20个晶体管→ctotal=2.6ff。

振荡器和开关的总电容值2.6ff意味着方波振荡器和开关的直接功耗为:

方程式13p=ctotalv2f=2.6·10-15(3.2)2100,000=26nwatts

以上假设泄漏过程极少。

由于两个缓冲器的功耗不会超过5nwatt,那么能够进行将30pf作为开关电容器充电泵电容的简单设计。

总共有8个电容器。对于30pf而言,将需要30pf/10ff=3000μm2的硅面积,对于8个电容器而言,我们将需要24000μm2。这是154μm×154μm或者约0.2mm×0.2mm,这样的面积相当小。

图7是根据一个示例性实施例的直流-直流降压电源电压的简化图示。

如参照图7所示和所述,直流-直流降压电源电压典型地产生6-7mv的vcc_low电源电压。图7的电路可包括四级二分开关电容器电路。所使用的电容器为30pf。通常,该电路的输出电压应为3.2/16=200mv。然而,在负载为5k欧姆时(这表明100khz的电流为40μa),则暗示有40μa/30pf*5μsec=7v的脉动(ripple)。这就是第一输出和第二输出的电压下降的原因。它基本上下降到7mv,这表示第一输出的脉动为几mv,然后该脉动被图7的rc低通滤波器滤波。

图8是根据一个示例性实施例的图7的电路的仿真结果的简化图示。

假定在实施被设计为集成电路的图5的声换能器时,图7的lpf的10uf电容器为外部电容器。

图9是根据一个示例性实施例的使用简单电荷泵电路的负电压生成的简化电气原理图。

图9说明根据一个示例性实施例的示例性负电压生成,该负电压生成用于麦克风缓冲器的op放大器并且还用作静电扬声器的驱动放大器的电源。

图3的vee1的电流消耗从以下推导:正如上面基于效率约为2%的扬声器所讨论的,需要10毫瓦。基于效率为80%的扬声器(预期的静电扬声器),具有40倍减少因子。这可能意味着需要10mwatt/40=10000uwatt/40=250uwatt。使用-2v电源意味着125u。因此,麦克风缓冲器和静电扬声器的vee和vee1是分离的。

这种声换能器可以保持麦克风连续工作以便进行收听,而在需要发送信息时按需操作扬声器。

以这种方式操作能够示出示例性第二负电源电压电路,如图10所示。

图10是根据一个示例性实施例的负电压源vee和vee1的简化电气原理图。

如图10所述,静电扬声器的vee1负电源电压仍然用30pf的小电容器来实施。所以仍然有可能在芯片上实现这个设计,并且仍然能够提供所需的电流来驱动250瓦的扬声器。这是因为使用工作速度快40倍的第二方波发生器,并因此可以使用小电容器。r2和c6依旧用作外部lpf,其被设计用于平滑脉动。

可以理解的是,为了清楚起见而在不同实施例的背景下描述的某些特征也可以在单个实施例中组合提供。相反地,为了简洁起见,在单个实施例的背景下描述的各种特征也可以单独地提供或以任何合适的子组合来提供。

虽然以上已经结合具体实施例来提供说明,但是显然,对于本领域技术人员而言,许多替换、修改和变化将是显而易见的。因此,旨在涵盖落入所附权利要求书的主旨和广泛范围内的所有这些替换、修改和变化。本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请在此通过引用而将其整体并入本说明书,以达到使每个单独的出版物、专利或专利申请被具体和单独地通过引用并入本文中的程度。此外,本申请中的任何参考文献的引用或标识不应被解释为承认该参考文献可作为现有技术。

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