多膜麦克风、音频处理电路以及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及校准多膜麦克风中的偏移，并且特别地涉及校准通过通道放大器在音频信号中引入的偏移。
【背景技术】
[0002]诸如微机电系统(MEMS)的麦克风等声学换能器通常包括用于将声学压力波转换成电信号(例如通过电容变化)的感测结构。声学换能器还可以包括用于处理电信号以及供应输出信号的电子电路，输出信号在数字麦克风的情况下可以是模拟的或者数字的。可以根据诸如脉冲密度调制(PDM)调制方案等任何类型的调制方案来调制输出信号。然后可以使得输出信号可用于外部电子系统，诸如例如包含MEMS麦克风的电子装置的微控制器。
[0003]图1示出多膜麦克风10的示意图。多膜麦克风10(本文中也称为多个膜麦克风)包括多个膜12、电荷栗14和音频处理电路16。音频处理电路16包括多个放大器18、复用器20、模数(A/D)转换器22和控制器24。
[0004]每个膜12的输入端口26电耦合到电荷栗14的输出端口 28。另外，每个膜12的输出端口 30电耦合到多个放大器18中的相应放大器18的输入端口 32。多个放大器18中的每个放大器18的输出端口 34电耦合到复用器20的多个输入端口 36中的相应输入端口 36。另外，复用器20的选择信号输入端口 38电耦合到控制器24的选择信号输出端口 40。
[0005]如图1所示，复用器20的输出端口 42电耦合到A/D转换器22的输入端口 44，并且A/D转换器22的输出端口 46在输出节点50处电耦合到控制器24的输入端口 48。可以在输出节点50处感测音频处理电路16的输出信号。
[0006]每个膜12的输入端口26从电荷栗14的输出端口 28接收充电信号52，从而充电信号52用于维持膜12的感测电容器上的恒定电荷。维持恒定电荷以使得膜12能够更好地转换撞击的声压信号54。由于声压信号54撞击膜12，膜12在其输出端口 30处产生相应的感测信号56 ο
[0007]膜12可以具有不同的灵敏度并且可以具有不同的信噪比(SNR)等级。音频处理电路16的控制器24可以取决于声压信号54来在膜12之间切换。例如，一个膜12可以具有比另一膜12更大的灵敏度并且可以在撞击膜12的声压信号54低于阈值时使用，而具有较低灵敏度的另一膜可以在声压信号54大于阈值时使用。在通过多个膜12实现的音频检测之间的切换改善了麦克风10的音频检测能力。
[0008]多个放大器20在其相应的输入端口32处接收相应的感测信号56。多个放大器20中的每个放大器20放大相应的感测信号56的信号水平并且在放大器18的相应的输出端口 34处输出放大信号58。复用器24在相应的多个输入端口 36处接收多个放大信号58。复用器20还在其选择信号端口 38处从控制器24接收选择信号60。选择信号60指示多个放大信号58中的用于处理的一个放大信号的选择。基于选择信号60，复用器20在其输出端口 42处输出放大信号58之一作为所选择的放大信号62。
[0009]选择信号60指示被选择用于由控制器24来处理的音频通道，从而音频通道包括对应于所选择的放大信号62的膜12和放大器18 j/D转换器22在其输入端口 44处接收所选择的放大信号62并且将所选择的放大信号62从模拟格式转换成数字格式。A/D转换器22在其输出端口 46处输出作为转换的结果的输出信号64。
[0010]输出信号64由控制器24在其输入端口48处接收。控制器24使用反馈控制来控制音频通道选择。例如，至少部分基于输出信号64的信号功率水平或噪声功率水平，控制器可以确定在音频通道之间切换。例如，如果声压信号54的信号功率水平降至阈值以下，则控制器24可以选择具有较高灵敏度的膜12用于检测声压信号54。相反，控制器24可以选择具有较低灵敏度的膜12用于检测声压信号54。控制器24通过输出指示对应于膜12的经放大的感测信号58的选择的选择信号60来选择膜12用于检测声压信号54。
【实用新型内容】
[0011]本公开的实施例期望缓解由于多膜麦克风中的放大器偏移而产生的音频快动(snap)，并且期望通过校准多膜麦克风来缓解偏移。
[0012]—种多膜麦克风可以被概括为包括:被配置成在多膜麦克风操作时被激活的多个膜，多个膜被配置成分别响应于声音来输出多个感测信号；分别具有分别电耦合到多个膜的多个输入端口的多个放大器，多个放大器分别对应于多个感测信号，多个放大器中的每个放大器被配置成接收对应的感测信号并且通过放大对应的感测信号来产生多个放大信号中的对应的放大信号，多个放大器被配置成分别向放大信号中引入多个偏移;被配置成接收多个放大信号以及指示多个放大信号中的所选择的放大信号的选择的选择信号并且响应于接收到选择信号来输出所选择的放大信号的复用器；以及电耦合到复用器的控制器，控制器被配置成:在膜不活动的同时依次测量用于多个放大器中的每个放大器的偏移并且存储该偏移，以及在多膜麦克风的操作期间通过对应的偏移来补偿每个放大信号。
[0013]多膜麦克风还可以包括电耦合到多个膜和控制器并且被配置成从控制器接收激活命令并且基于激活命令来激活或者去激活多个膜的电荷栗。放大器可以被配置成通过将相应的偏移分别相加地合并到相应的放大信号中来向相应的放大信号中引入相应的偏移。
[0014]控制器还可以被配置成检测多膜麦克风被打开或者离开休眠模式并且响应于检测来依次测量用于每个放大器的偏移。
[0015]多膜麦克风还可以包括电耦合到控制器的多个寄存器，多个寄存器被配置成从控制器接收多个偏移并且分别存储偏移。
[0016]多膜麦克风还可以包括电耦合到复用器和控制器的模数(A/D)转换器，A/D转换器被配置成从复用器接收所选择的放大信号，将所选择的放大信号从模拟信号转换成数字信号并且向控制器输出作为数字信号的所选择的放大信号。
[0017]多膜麦克风还可以包括:电耦合到控制器和多个寄存器的偏移选择复用器，偏移选择复用器被配置成从控制器接收指示多个偏移中的所选择的偏移的偏移选择信号并且输出相应的寄存器中所存储的对应的所选择的偏移；以及电耦合到偏移选择复用器和A/D转换器的加法器，加法器被配置成从偏移选择复用器接收所选择的偏移并且从A/D转换器接收所选择的放大信号，将所选择的放大信号的信号水平减小所选择的偏移以生成输出信号，并且输出该输出信号。控制器可以被配置成通过向偏移选择复用器输出偏移选择信号来补偿每个放大信号。
[0018]多膜麦克风还可以包括具有电耦合到接地的阴极、分别电耦合到多个放大器的多个输入端口的多个阳极、以及电耦合到控制器的开关端口的接地开关，其中接地开关被配置成在开关端口处从控制器接收指示要闭合或断开接地开关的信号，并且接地开关被配置成响应于该信号而被置于闭合位置或断开位置。控制器可以被配置成通过输出指示要闭合接地开关的信号来去激活多个膜。
[0019]—种用于多通道麦克风的音频处理电路可以概括为包括:被配置成分别接收多个感测信号并且通过放大相应的多个感测信号来产生对应的多个放大信号的多个放大器，多个放大器被配置成分别向放大信号中引入多个偏移;被配置成接收多个放大信号以及指示多个放大信号中的所选择的放大信号的选择的选择信号并且响应于接收到选择信号来输出所选择的放大信号的复用器；以及电耦合到复用器的控制器，控制器被配置成:在膜不活动的同时依次测量用于多个放大器中的每个放大器