用于数字麦克风的转换速率控制装置

摘要

一种驱动器包括：驱动器块、控制器块以及比较块。驱动器块包括被配置成产生数字输出流的可调节电流源。控制器块被联接至驱动器块。比较块被联接至驱动器块和控制器块。比较块被配置成在相对于主时钟延迟的时刻将数字输出流与基准值进行比较，并且基于该比较使得控制器块对驱动器块的强度进行调节。

权利要求

1.一种系统，所述系统包括：

数字麦克风，所述数字麦克风被配置成将信号变换为数字信号；

主时钟；

驱动器，所述驱动器被配置成基于来自所述数字麦克风的所述数字信号产生数字输出流，所述驱动器包括：可调节电流源；

电流源控制器块；以及

比较块，所述比较块被联接至所述电流源控制器块，并且被配置成在相对于所述主时钟延迟的时刻将所述数字输出流与基准值进行比较，并且基于所述比较使得所述电流源控制器块对所述驱动器的强度进行调节。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电流源控制器块包括计数器。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述数字输出流包括方波。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述数字输出流包括具有倾斜边缘的修改后的方波。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述延迟表示期望所述驱动器的所述输出稳定的时间。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述驱动器强度增大，所述增大能够在下一个时钟增加所述数字输出流的稳定时间。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述驱动器强度减小，所述减小能够在下一个时钟减少所述数字输出流的稳定时间。

8.一种控制驱动器的方法，所述方法包括：

从数字麦克风接收数字信号；

在相对于主时钟延迟的时刻，通过所述驱动器的比较器电路将所述驱动器的数字输出流与基准值进行比较；其中，所述驱动器的所述数字输出流基于来自所述数字麦克风的所述数字信号；以及基于所述比较，通过所述驱动器的异步电路引起所述驱动器的强度的调节，所述强度是所述驱动器的能力，所述调节能够改变所述数字输出流的稳定。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述数字输出流包括方波。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述数字输出流包括具有倾斜边缘的修改后的方波。

11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述延迟表示期望所述驱动器的所述输出稳定的时间。

12.根据权利要求8所述的方法，其中，所述调节是驱动强度的增大，所述驱动强度的增大能够在下一个时钟增加所述数字输出流的稳定时间。

13.根据权利要求8所述的方法，其中，所述调节是驱动强度的减小，所述驱动强度的减小能够在下一个时钟减少所述数字输出流的稳定时间。

14.根据权利要求8所述的方法，其中，所述数字输出流的稳定时间随时钟周期而改变。

说明书

用于数字麦克风的转换速率控制装置

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 本专利根据35U.S.C.§119(a)要求于2013年9月4日申请的题为“Slew rate control apparatus for digital microphones”的美国临时申请No.61873572的权益。

技术领域

[0003] 本申请涉及麦克风，并且更具体地，涉及改善与这些麦克风相关联的输出驱动器的转换速率(slew rate)特性。

背景技术

[0004] 近年来，数字麦克风已经在便携式电子设备中变得越来越流行，并且具体地，如与移动电话一起使用。数字麦克风的一个优点是它们对于经调制的RF信号(包括辐射的和传导的两者)非常免疫的固有特性。

[0005] 例如，麦克风在许多移动电话中通常被放置为邻近于无线发射机(即，天线)。先前，模拟麦克风已经被用于移动电话中，但是这些模拟麦克风非常容易受经调制的RF信号(诸如，来自天线的噪声)的影响。在模拟麦克风中，经调制的RF信号被解调为不需要的音频信号。

[0006] 数字麦克风不面临很多与模拟麦克风相同的解调问题或担忧。例如，数字麦克风对经调制的RF信号的免疫开启了其靠近天线放置的可能性。然而，该位移产生新的问题。

[0007] 更具体地，典型的移动电话的天线不仅用于发送RF信号而且也用于接收RF信号。所接收的RF信号通常非常小(例如，大约-140dBm)，并且因此对干扰信号非常敏感。

[0008] 由于来自数字麦克风的输出信号是数字的，那么该输出信号将具有非常陡峭的边缘(例如，nS)，并且因此，信号的频率含量达到几百MHz(并且有时达到GHz范围)。这产生了对电路的干扰问题。

附图说明

[0009] 为了更完整地理解本公开，应参照以下更详细的描述和附图，其中：

[0010] 图1包括包含根据本发明的各种实施方式的转换速率控制装置的系统的框图；

[0011] 图2包括根据本发明的各种实施方式的转换速率控制驱动器；

[0012] 图3包括根据本发明的各种实施方式的转换速率控制驱动器电路。

[0013] 本领域技术人员应理解，为了简单和清晰起见而示出了附图中的元素。此外，还应理解，可以按照特定发生顺序来描述或者描绘某些动作和/或步骤，但是本领域技人员应理解，实际不要求这种关于顺序的特定性。还应理解，除了本文另行阐述了特定的含义之外，本文所使用的措辞和术语具有这些措辞和术语关于对应各个调查和研究领域的普通含义。

具体实施方式

[0014] 在本方法中，由驱动器电路针对麦克风的数字输出流产生的边缘的陡度被有源电路自适应地控制，该有源电路补偿负载电容、制造公差以及其它因素的变化。在一些方面，利用控制回路，并且该控制回路改变输出驱动器的强度。并且，如本文所使用的“强度”指的是驱动能力。在一些方面，强度的改变仅基于来自驱动器的输出的数字反馈和受控延迟。在其它方面，输出驱动器被设置，其中由反馈回路控制驱动强度，所述反馈保证数字输出信号以从基准电压给出的预定值稳定下来。

[0015] 在一些示例中，驱动器的输出在基准时钟改变后的预定时刻被采样，并且然后与由输出缓冲器接收到的数据信号进行比较。如果输出信号还没有稳定，则这两个信号将是不同的。因此，输出缓冲器的驱动强度将增大。如果两个信号是相同的，则驱动强度将减小，并且然后输出信号将缓慢稳定下来。然后，经过一段时间，反馈回路将保证稳定时间(经过一段时间并依赖于调节回路的回路带宽)接近所期望的稳定时间。应当理解，从时钟采样到时钟采样，稳定时间将会变化，但是这没有有害影响。换言之，所期望的稳定时间可以被设置为具有一些余量，或者反馈回路可以被限制为在加电序列期间操作，并且然后所获得的驱动器强度设置可以被存储在寄存器中或其它存储设备中。

[0016] 现在参照图1，描述了包括转换速率控制的系统100的一个示例。该系统包括数字麦克风102(具有数字输出103)、输出驱动器104(具有数字输出流105)以及应用(负载)106。并且，本文所使用的“转换速率(slew rate)”指的是输出稳定斜坡。

[0017] 数字麦克风102可以是数字麦克风的任何示例。数字麦克风102接收语音信号，并且将该语音信号变换为呈现在其输出端处的数字信号。

[0018] 在一个示例中，输出驱动器104通过使用对应用106的电容、制造公差和/或其它特征的变化进行补偿的有源电路来自适应地控制输出流105的边缘的陡度。在一些方面，输出驱动器使用仅基于数字反馈和受控延迟的控制回路。在其它方面，输出驱动器104被设置，其中由反馈回路控制驱动强度，所述反馈保证数字输出信号以从基准电压给出的预定值稳定下来。下面进一步描述示例输出驱动器的结构和操作。

[0019] 应用106是利用数字流105的任何类型的应用或负载。在该方面，应用106可以包括诸如电阻器和电容器的各种电气和电子组件，此外，应用可以包括任何类型的处理能力，并且可以是另一个设备的一部分(例如，举两个例子，蜂窝电话或计算机的组件)。

[0020] 现在参照图2，描述了输出驱动器200的功能框图。驱动器200包括控制器块202、比较块204和驱动器块206。应当理解，这些块可以由各种类型的电路和/或可编程设备构成。

[0021] 在一个示例中，控制器块202是上/下(up/down)计数器。比较块204将反馈信号与基准信号进行比较，并且产生用于控制器的信号。驱动器块206包括产生数字输出流的可调节电流源。

[0022] 在图2的系统的操作的一个示例中，比较块204在相对于主时钟延迟的时刻将数字输出流与基准值进行比较。该延迟表示希望输出稳定的时间(例如，在一个示例中，在主时钟之后偏移大约100ns)。该比较判定在该特定时刻的输出与基准相比是高还是低。然后，该比较的结果被馈送至控制器块202。然后，控制器块将根据输出流稳定慢还是快来增大或减小驱动器206的强度。

[0023] 应当理解，来自麦克风的数字输入(在标为210的波形中示出)可以是方波样的。然而，使用本文描述的方法，数字输出流可以具有边缘不太陡峭的波形(例如，如被标为212的波形所示出的)。

[0024] 现在参照图3，描述了驱动器电路300的一个示例。驱动器电路300(例如，图1的输出驱动器104或图2的输出驱动器200)包括：用于电流源的上/下计数器302、用于电流吸收器的上/下计数器304、控制302的翻转计数器303、控制304的另一个翻转计数器305、可调节电流源306和可调节电流吸收器312、第一晶体管308、第二晶体管310、比较器314，异步逻辑电路控制302、304和314。这些组件对于本领域技术人员来说是公知的，并且在本文中将不进一步描述它们的进一步结构。

[0025] 输出驱动器300提供对数字可调节电流源306和数字可调节电流吸收器312的控制。比较器314利用时钟延迟信号311(相对于主时钟的延迟)对输出信号进行采样。作为响应，具有来自比较器314的采样信号的异步逻辑对上/下计数器302和304连同比较器314一起进行控制。异步逻辑控制计数器302或304的哪一个将被使能，并且此外确保仅当在输入端301处存在逻辑状态转变时两个计数器中的任一个连同比较器一起运行。

[0026] 上/下计数器302产生控制电流吸收器306的驱动强度的N个比特，并且上/下计数器304产生控制电流源312的驱动强度的N个比特。电流源306发出被提供至负载315的电流，并且电流吸收器312吸收从负载315提供的电流。

[0027] 在操作中，在相对于主时钟延迟的时刻，将驱动器电路300的输出309与基准电压值307进行比较。该延迟表示希望输出稳定的时间(例如，在主时钟之后偏移大约100ns)。然后，比较器314将判定在该特定时刻的输出309与基准电压值307相比是高还是低。基于该比较的结果连同输入301的逻辑状态一起，异步逻辑318判定哪个计数器将会发生变化以及计数器值应该增大还是减小。如果计数器值增大，则在下一个时钟处相应的电流源/吸收器的驱动强度将增大(意味着较快稳定)。另一方面，如果计数器值减小，则调节回路将相反减小相应的计数器的值，并且因此，相应的电流源/吸收器的驱动强度将减小(意味着较慢稳定)。

[0028] 基于负载315是恒定的并且不会发生改变的假设，可以使示例输出驱动器300保持运行有限的时间量。以这种方式，使由计数器、比较器和异步逻辑组成的电路保持运行一段时间，这段时间保证计数器输出处于正确值，并且然后被禁用。禁用确保计数器值停止在最终值。在一个示例中，可以通过使用翻转计数器进行该操作，该翻转计数器检查在相关的计数器输出处翻转的数量，并且然后，当翻转的数量达到预编程的值时禁用相应的计数器。翻转计数器303对计数器302处的翻转进行计数并且停止302，并且翻转计数器305对计数器304处的翻转进行计数并且停止304。另一个示例可以是由像数字处理器或控制器的外部电路控制整体操作。

[0029] 本文描述了本发明的优选实施方式，包括发明人所知道的用于实施本发明的最佳模式。应当理解，所示的实施方式仅是示例性的，并且不应认为限制本发明的范围。