经优化的用于微机电声产生器的操控电路和声产生系统的制作方法

本发明涉及一种经优化的用于微机电声产生器的操控电路以及一种相应的声产生系统。尤其是，本发明涉及一种对具有多个中心附接端的微机电声产生器的操控装置。

背景技术：

1、声产生器可以在扬声器、耳机或者其他设备中使用，以便从电信号中生成声波。在此，在微型化的发展的进程中，基于微机电系统(英：microelectromechanical systems，mems)的声产生元件也越来越重要。在此，例如存在如下声产生器：在所述声产生器的情况下，可以借助静电力激发膜片。

2、例如，文献ep 2 582 156 a2描述一种静电扬声器，该静电扬声器可以实施为mems。在一种方案中提出，借助差分放大器将音频信号传导到外部电容器板上，参见图1，以便驱动微机电声产生器。

技术实现思路

1、本发明提供一种经优化的用于微机电声产生器的操控电路以及一种相应的声产生系统。

2、优选的实施方式在下文中描述。

3、根据第一方面，本发明涉及一种用于微机电声产生器的操控电路，所述微机电声产生器具有第一中心附接端、第二中心附接端、第一外附接端和第二外附接端。所述操控电路包括差分放大器，该差分放大器具有第一输出附接端和第二输出附接端，第一输出附接端与第一外附接端耦合，第二输出附接端与第二外附接端耦合，并且该差分放大器设计为用于借助差分信号操控第一外附接端和第二外附接端，该差分信号相应于输入信号。所述操控电路包括第一电压生成器电路和第二电压生成器电路，该第一电压生成器电路设计为用于相对于差分放大器的共模电压给第一中心附接端提供预确定的第一直流电压，该第二电压生成器电路设计为用于相对于差分放大器的共模电压给第二中心附接端提供预确定的第二直流电压。

4、根据一种扩展方案，操控电路设计为用于根据输入信号的最大幅度设定用于差分放大器的供给电压。

5、根据一种扩展方案，操控电路具有电平转换器，所述电平转换器设计为用于适配输入信号的共模信号电平，其中，所述电平转换器与差分放大器耦合或者集成在差分放大器中，以便提供经适配的输入信号。

6、根据一种扩展方案，操控电路设计为用于根据输入信号的最大幅度接收用于电平转换器的供给电压。

7、根据一种扩展方案，操控电路设计为用于接收在基准电位与预给定的正供给电压之间的电压作为用于差分放大器的供给电压。

8、根据一种扩展方案，操控电路设计为用于接收在预给定的负供给电压与预给定的正供给电压之间的电压作为用于差分放大器的供给电压。

9、根据一种扩展方案，差分放大器实施为g类放大器或者h类放大器。

10、根据一种扩展方案，第一电压生成器电路经由第一缓冲器电路相对于差分放大器的共模电压提供预确定的第一直流电压。第一缓冲器电路优选使用两个供给电压，优选在使用第一比较器的情况下，通过第一无电位的电荷泵(参见图5的左边部分)使所述两个供给电压的电压差保持恒定，该第一比较器比较两个电流，例如第一电流和第二电流，该第一电流是与所述供给电压之间的电压差成比例的比较电流，该第二电流是与参考电压成比例的参考电流。

11、根据一种扩展方案，第二电压生成器电路经由第二缓冲器电路相对于差分放大器的共模电压提供预确定的第二直流电压。第二缓冲器电路优选使用两个供给电压，优选在使用第一比较器的情况下，通过第二无电位的电荷泵(参见图6的左边部分)使所述两个供给电压的电压差保持恒定，该第一比较器比较两个电流，例如第一电流和第二电流，该第一电流是与所述供给电压之间的电压差成比例的比较电流，该第二电流是与参考电压成比例的参考电流。

12、根据一种扩展方案，操控电路具有信号处理装置，所述信号处理装置设计为用于接收数字音频信号、将该数字音频信号转换为模拟音频信号并且将该模拟音频信号作为输入信号提供给电平转换器或者差分放大器。所述信号处理装置此外可以设计为用于在使用数字输入信号的情况下求取输入信号的最大幅度。

13、根据一种扩展方案，信号处理装置设计为用于在使用数字信号处理器的情况下处理数字信号并且接下来将其转换为模拟音频信号。

14、根据第二方面，本发明涉及一种微机电声产生器，该微机电声产生器具有第一中心附接端、第二中心附接端、第一外附接端和第二外附接端，其中，第一外附接端布置在微机电声产生器的第一衬底上，并且第二外附接端布置在第一衬底上；并且其中，第一中心附接端布置在微机电声产生器的第二衬底上，并且第二中心附接端布置第二衬底上。

15、根据一种扩展方案，第一衬底配置为用于减小在第一外附接端与第一衬底之间的寄生电容和在第二外附接端与第一衬底之间的寄生电容；和/或，第二衬底配置为用于提高在第一中心附接端与第二衬底之间的寄生电容和在第二中心附接端与第二衬底之间的寄生电容。

16、根据一种扩展方案，第一衬底是静止的并且第二衬底是能运动的；或者第一衬底是能运动的并且第二衬底是静止的。

17、根据第三方面，本发明涉及一种声产生系统，该声产生系统具有如上所述的操控电路和微机电声产生器。

18、本发明主要基于如下认识：为了操控基于具有能够静电操控的膜片的mems的声产生器，通常需要大于传统cmos技术的电压水平的电压。因此，为了操控这种类型的声产生器，需要适合的操控电路，该操控电路可以提供足够电压高度的电压。在此，传统的操控电路可能具有高的能量需求。传统的操控电路也可能不能够高效地控制具有多个中心附接端的声产生器。

19、因此，本发明的任务在于，提供一种高效的用于具有多个中心附接端的静电声产生器的操控装置，其具有减小的能量需求。

20、为此，一方面设置，通过电压生成器电路借助偏压提升电压水平。除此之外，可以——与h类放大器类似地——根据相应当前的信号幅度适配用于设置在操控电路中的差分放大器的供给电压。在此，可以利用的是，声信号通常仅非常罕见地具有高的、尤其是最大的幅度。在低信号幅度的长阶段期望，可以以较低的供给电压运行该差分放大器。由此产生明显更低的能量需求。由此，尤其是在电池运行的系统中，可以明显增加每次电池充电的运行时间。

21、在此，原则上，任何任意的适合的差分放大器电路都可以用作差分放大器，该差分放大器电路呈分立的结构元件或者集成式电路的形式，该差分放大器电路适合用于提供与输入信号相对应的经放大的输出信号，并且该差分放大器电路在此可以以可变的供给电压运行。如在下文中还将更详尽地阐述的那样，差分放大器在此可以以在基准电位(0伏特)与(正)供给电压之间的供给电压运行，或者在替代的实施方式中也可以以负的和正的供给电压运行。

技术特征：

1.用于微机电声产生器(2100；4100)的操控电路(2200；3200)，所述微机电声产生器具有第一中心附接端(e0)、第二中心附接端(e3)、第一外附接端(e1)和第二外附接端(e2)，所述操控电路包括：

2.根据权利要求1所述的操控电路(2200；3200)，其中，所述操控电路(2200；3200)设计为用于根据所述输入信号(vin)的最大幅度设定用于所述差分放大器(2210；3210)的供给电压(vdd_hv、vss_hv)。

3.根据权利要求1所述的操控电路(2200；3200)，所述操控电路具有电平转换器(3220)，所述电平转换器设计为用于适配所述输入信号(vin)的共模信号电平，其中，所述电平转换器(3220)与所述差分放大器(2210；3210)耦合或者集成在所述差分放大器中，以便提供经适配的输入信号(vin)。

4.根据权利要求3所述的操控电路(2200；3200)，其中，所述操控电路(2200；3200)设计为用于根据所述输入信号(vin)的最大幅度接收用于所述电平转换器(3220)的供给电压(vddmv)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的操控电路(2200；3200)，其中，所述操控电路(2200；3200)设计为用于接收在基准电位与预给定的正供给电压之间的电压作为用于所述差分放大器(2210；3210)的供给电压(vddhv)。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的操控电路(2200；3200)，其中，所述操控电路(2200；3200)设计为用于接收在预给定的负供给电压与预给定的正供给电压之间的电压作为用于所述差分放大器的供给电压。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的操控电路(2200；3200)，其中，所述差分放大器(2210；3210)实施为g类放大器或者h类放大器。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的操控电路(2200；3200)，

9.根据权利要求1至8中任一项所述的操控电路(2200；3200)，所述操控电路具有信号处理装置，所述信号处理装置设计为用于接收数字音频信号、将所述数字音频信号转换为模拟音频信号并且将所述模拟音频信号作为输入信号提供给所述电平转换器(3220)或者所述差分放大器(2210；3210)，

10.微机电声产生器(2100；4100)，所述微机电声产生器具有第一中心附接端(e0)、第二中心附接端(e3)、第一外附接端(e1)和第二外附接端(e2)，

11.根据权利要求10所述的微机电声产生器(2100；4100)，

12.根据权利要求10至11中任一项所述的微机电声产生器(2100；4100)，其中，所述第一衬底是静止的并且所述第二衬底是能运动的；或者所述第一衬底是能运动的并且所述第二衬底是静止的。

13.声产生系统，所述声产生系统具有：

技术总结
公开了一种用于微机电声产生器的操控电路，微机电声产生器具有第一中心附接端、第二中心附接端、第一外附接端和第二外附接端。操控电路包括差分放大器，该差分放大器具有与第一外附接端耦合的第一输出附接端和与第二外附接端耦合的第二输出附接端，并且该差分放大器设计为借助相应于输入信号的差分信号操控第一外附接端和第二外附接端。操控电路包括第一电压生成器电路和第二电压生成器电路，该第一电压生成器电路设计为相对于差分放大器的共模电压给第一中心附接端提供预确定的第一直流电压，该第二电压生成器电路设计为相对于差分放大器的共模电压给第二中心附接端提供预确定的第二直流电压。还公开了一种微机电声产生器和一种声产生系统。

技术研发人员：G·德桑德雷,R·菲德勒
受保护的技术使用者：罗伯特·博世有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/4/17