特許 6540975 マイクロフォン用の集積回路構成体、マイクロフォンシステム、およびマイクロフォンシステムの１つ以上の回路パラメータを調整するための方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6540975

(24)【登録日】2019年6月21日

(45)【発行日】2019年7月10日

(54)【発明の名称】マイクロフォン用の集積回路構成体、マイクロフォンシステム、およびマイクロフォンシステムの１つ以上の回路パラメータを調整するための方法

(51)【国際特許分類】

   H04R 3/00 20060101AFI20190628BHJP

   H04R 19/04 20060101ALI20190628BHJP

【ＦＩ】

   H04R3/00 320

   H04R19/04

【請求項の数】11

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-545292(P2017-545292)

(86)(22)【出願日】2015年2月27日

(65)【公表番号】特表2018-511219(P2018-511219A)

(43)【公表日】2018年4月19日

(86)【国際出願番号】EP2015054162

(87)【国際公開番号】WO2016134788

(87)【国際公開日】20160901

【審査請求日】2017年10月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002664

【氏名又は名称】特許業務法人ナガトアンドパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】ロッカ， ギノ

(72)【発明者】

【氏名】ハンスリック， トマシュ

【審査官】 須藤 竜也

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０３１６６３４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００６−０６７１６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１９６８７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 登録実用新案第３１５４９９４（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｒ ３／００ − ３／１４

Ｈ０４Ｒ １９／００ − １９／０４

Ｈ０３Ｆ １／００ − ３／７２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

マイクロフォン（１２）用の集積回路構成体（２０）であって、
一つのトランジスタ（２４）からなるトランジスタ増幅器と、第１の制御ポート及び当該第１の制御ポートにその各々がカップリングされた複数のスイッチ（ＳＷ１，．．．，ＳＷｘ）を含む第１の切り替え可能なネットワーク回路（２６）と、第２の制御ポート及び当該第２の制御ポートにその各々がカップリングされた複数のスイッチ（ＳＷ１，．．．，ＳＷｙ）を含む第２の切り替え可能なネットワーク回路（２８）と、を含む増幅器回路（２２）と、
前記第１の切り替え可能なネットワーク回路（２６）の前記第１の制御ポート及び前記第２の切り替え可能なネットワーク回路（２８）の前記第２の制御ポートのそれぞれにカップリングされた制御ユニット（３０）と、を備え、
前記制御ユニット（３０）は、前記増幅器回路（２２）の増幅電流を調整するために、前記第１の切り替え可能なネットワーク回路（２６）の前記複数のスイッチ（ＳＷ１，．．．，ＳＷｘ）のそれぞれの設定を制御するように構成され、
前記制御ユニット（３０）は、増幅器回路（２２）の増幅器利得を調整するために、前記第２の切り替え可能なネットワーク回路（２８）の複数のスイッチ（ＳＷ１，．．．，ＳＷｙ）のそれぞれの設定を制御するように構成された、
集積回路構成体（２０）。

【請求項2】

前記第１の切り替え可能なネットワーク回路（２６）が、１つの第１の切り替え可能な抵抗ネットワークを備え、および／または前記の第２の切り替え可能なネットワーク回路（２８）が、１つの第２の切り替え可能な抵抗ネットワークを備えることを特徴とする、請求項１に記載の集積回路構成体。

【請求項3】

前記増幅器回路（２２）は、１つのｐ型エンハンスメントモード金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳ−ＦＥＴ）を備えていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の集積回路構成体。

【請求項4】

前記第１の切り替え可能な抵抗ネットワークは、１つの第１のポートおよび１つの第２のポートを備え、当該第１のポートは事前に設定された電位（ＧＮＤ）とカップリングされており、そして当該第２のポートは、前記トランジスタ（２４）のドレイン端子（Ｄ）とカップリングされていることを特徴とする、請求項２又は３に記載の集積回路構成体。

【請求項5】

前記第２の切り替え可能な抵抗ネットワークは、１つの第１のポートおよび１つの第２のポートを備え、当該第１のポートは所定の電源電圧（ＡＶＤＤ）とカップリングされており、そして当該第２のポートは、前記トランジスタ（２４）のソース端子（Ｓ）とカップリングされていることを特徴とする、請求項２乃至４のいずれか１項に記載の集積回路構成体。

【請求項6】

請求項１乃至５のいずれか１項に記載の集積回路構成体において、
前記制御ユニット（３０）にカップリングされた１つのバイアス回路（３２）を備え、
前記バイアス回路（３２）は、前記マイクロフォン（１２）に対し可変なバイアス電圧を供給するように構成されており、そして前記制御ユニット（３０）は、当該バイアス電圧の電圧レベルを制御するためのバイアス制御信号（ｃａｌ＿ｄａｔａ＿Ｂ）を決定するように構成されている、
ことを特徴とする集積回路構成体。

【請求項7】

請求項６に記載の集積回路構成体において、
前記制御ユニット（３０）は、前記集積回路構成体（２０）の少なくとも１つの検出されたパラメータおよび／または決定された動作パラメータに依存して、以下の信号、
前記第１の切り替え可能なネットワーク回路（２６）のそれぞれのスイッチ（ＳＷ１，．．．，ＳＷｘ）の設定を制御するための、所定の増幅器電流を表す第１の制御信号（ｃａｌ＿ｄａｔａ＿Ｉ）、および／または、
前記第２の切り替え可能なネットワーク回路（２８）のそれぞれのスイッチ（ＳＷ１，．．．，ＳＷｙ）の設定を制御するための、所望の増幅器利得に依存する第２の制御信号（ｃａｌ＿ｄａｔａ＿Ｇ）、およびまたは、
所定の電圧レベルを表すバイアス制御信号（ｃａｌ＿ｄａｔａ＿Ｂ）、
を決定するように構成されていることを特徴とする集積回路構成体。

【請求項8】

前記集積回路構成体（２０）の前記少なくとも１つの動作パラメータは、前記集積回路構成体（２０）の前記電源電圧（ＡＶＤＤ）および／または前記バイアス回路（３２）のクロック信号の周波数を含むことを特徴とする、請求項７に記載の集積回路構成体。

【請求項9】

前記制御ユニット（３０）は、前記集積回路構成体（２０）の前記少なくとも１つの動作パラメータを検出および／または決定するように構成されていることを特徴とする、請求項７又は８に記載の集積回路構成体。

【請求項10】

ＭＥＭＳマイクロフォンシステム（１０）であって、
１つのマイクロフォン（１２）と、
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の１つの集積回路構成体（２０）と、
を備え、
前記マイクロフォン（１２）の出力部は、前記集積回路構成体（２０）の入力部（ＩＮ）にカップリングされている、
ことを特徴とするマイクロフォンシステム。

【請求項11】

マイクロフォンシステム（１０）の１つ以上の回路パラメータを調整するための方法であって、
前記マイクロフォンシステム（１０）は、一つのトランジスタ（２４）からなるトランジスタ増幅器を含む１つの増幅器回路（２２）を有する１つの集積回路構成体（２０）を備え、当該増幅器回路は、当該増幅器回路（２２）の増幅器電流を調整するための１つの第１の切り替え可能なネットワーク回路（２６）及び当該増幅器回路（２２）の増幅器利得を調整するための１つの第２の切り替え可能なネットワーク回路（２８）を備え、
前記方法は以下のステップ、
前記マイクロフォンシステム（１０）の信号対雑音比を決定するステップａ）と、
前記マイクロフォンシステム（１０）の消費電流を検出するステップｂ）と、
前記信号対雑音比および前記消費電流に依存して、前記第１の切り替え可能なネットワーク回路（２６）のそれぞれのスイッチ（ＳＷ１，．．．，ＳＷｘ）の設定を制御するための、所定の増幅器電流を表す第１の信号（ｃａｌ＿ｄａｔａ＿Ｉ）を決定して供給するステップｃ）と、
を備え、
前記ステップａ）〜ｃ）は、所定の最小信号対雑音比に達するまで繰り返され、
前記方法は以下のステップ、
前記マイクロフォンシステム（１０）の感度を決定するステップと、
前記感度に依存して、前記第２の切り替え可能なネットワーク回路（２８）のそれぞれのスイッチ（ＳＷ１，．．．，ＳＷｙ）の設定を制御するための第２の制御信号（ｃａｌ＿ｄａｔａ＿Ｇ）を決定して供給するステップあって、当該第２の制御信号（ｃａｌ＿ｄａｔａ＿Ｇ）が、所望の増幅器利得に依存しているステップと、を更に備える
ことを特徴とする方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はマイクロフォン、好ましくは微小機械システムのマイクロフォン（ＭＥＭＳマイクロフォン）用の集積回路構成体に関し、この集積回路を備えるマイクロフォンシステムに関し、そしてこのマイクロフォンに関する。さらに本発明は、このマイクロフォンシステムの１つ以上の回路パラメータを調整するための方法に関する。

【背景技術】

【0002】

マイクロフォン、好ましくはＭＥＭＳマイクロフォンは、様々な民生用アプリケーション、たとえば携帯電話機、電話機、補聴器、デジタル音声録音機、パーソナルコンピュータ等に使用されている。マイクロフォンをアプリケーションシステムに組み込むことは、多くのシステム最適化および設計トレードオフを含んでいる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明の目的は、マイクロフォン、好ましくはＭＥＭＳマイクロフォン用の集積回路構成体、およびマイクロフォンシステムならびにこのマイクロフォンシステムの回路パラメータを調整するための方法を提供することであり、この方法は、好ましくは最終組み立て後に、このマイクロフォンシステムの回路パラメータの柔軟な調整を可能とする。

【課題を解決するための手段】

【0004】

この目的は、独立請求項の特徴によって達成される。本発明の有利な実施形態は、従属項に記載されている。

【0005】

第１の態様によれば、本発明は、１つの増幅器回路および１つの制御ユニットを備える１つのマイクロフォン用の１つの集積回路構成体を特徴とする。この増幅器回路は、この増幅器回路の増幅電流を調整するための１つの第１の切り替え可能なネットワーク回路を備える。この第１の切り替え可能なネットワーク回路は、複数のスイッチを備え、各々のスイッチはこの第１の切り替え可能なネットワーク回路の１つの第１の制御ポートにカップリングされている。上記の制御ユニットは、この第１の切り替え可能なネットワーク回路の第１の制御ポートにカップリングされており、この第１の切り替え可能なネットワーク回路のそれぞれのスイッチの設定を制御するように構成されている。

【0006】

有利なことに、上記のようにして、最終組み立て後に、より良好な信号対雑音比（ＳＮＲ）を得るために上記の増幅器電流を増加すること、あるいはこの増幅器電流を低減することが可能であり、他方で他のパラメータ、たとえば感度を変化させずに維持することが可能である。こうして最終組み立て後に、サプライヤ側またはカストマ側で、システムへのマイクロフォンの組込みに関する設計トレードオフを最適化することができる。本発明による集積回路構成体の増幅器電流は、柔軟に調整することができる。こうして様々なアプリケーションおよび／またはカストマ用の仕様のマイクロフォンおよびマイクロフォンシステムの変数の数を最小限に維持することができる。最終組み立て後の柔軟な調整のために、アプリケーションレベルでの設計トレードオフ、具体的にはＳＮＲおよび電流の最適化を高いシステムレベルで調整することができる。こうして特定の使用のマイクロフォンを様々なアプリケーションに使用することができる。

【0007】

上記の第１の態様の１つの実施形態によれば、上記の増幅器回路は、この増幅器回路の増幅器利得を調整するための、１つの第２の切り替え可能なネットワーク回路を備える。この第２の切り替え可能なネットワーク回路は、複数のスイッチを備え、各々はこの第２の切り替え可能なネットワーク回路の１つの第２の制御ポートにカップリングされている。上記の制御ユニットは、この第２の切り替え可能なネットワーク回路の第２の制御ポートとカップリングされており、そして、この第２の切り替え可能なネットワーク回路のそれぞれのスイッチの設定を制御するように構成されている。有利なことに、このような構成体は、マイクロフォンシステムのさらなる設計パラメータを最適化することを可能とし、したがってより高度な柔軟性を提供する。こうして様々なアプリケーションおよび／またはカストマ仕様に対するマイクロフォンおよびマイクロフォンシステムの変数の数をさらに低減することができる。

【0008】

上記の第１の態様のもう１つの実施形態によれば、上記の第１の切り替え可能なネットワーク回路は、１つの第１の切り替え可能な抵抗ネットワークを備え、および／または上記の第２の切り替え可能なネットワーク回路は、１つの第２の切り替え可能な抵抗ネットワークを備える。設計段階の間に、複数の、そしてこのため十分なＳＮＲと電流との組み合わせを作ることができる。上記の増幅器電流および利得の範囲および調整ステップの数も、それぞれ適切に規定することができる。上記の抵抗(複数）の集積化は、上記の集積回路の安価な製造を可能とする。具体的には、上記の増幅器電流を上記の第１の切り替え可能な抵抗ネットワークによって調整することができる。上記の増幅器利得は、上記の第１および第２の切り替え可能なネットワーク回路の設定に依存する。こうしてもし上記の増幅器電流が第１のステップにおいて確立されると、第２のステップにおいて上記の増幅器利得を上記の第２の切り替え可能な抵抗ネットワークを用いて設定することができる。

【0009】

上記の第１の態様のもう１つの実施形態によれば、上記の増幅器回路は、１つの単一のトランジスタを有する１つのトランジスタ増幅器を備える。この単一のトランジスタは、１つの分散された構造を備える。小さな入力信号がこの単一のトランジスタを制御し、このトランジスタはその増幅特性によって、より大きな出力信号を出力する。その単純な構造を用いて、このトランジスタ増幅器は、様々な増幅器パラメータを容易に調整することを可能とする。

【0010】

上記の第１の態様のもう１つの実施形態によれば、上記の増幅器回路は、１つのｐ型エンハンスメントモード金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳ−ＦＥＴ）を備えている。このｐ型ＭＯＳＦＥＴは、ｎ型ＭＯＳＦＥＴに対して、同一の面積のものに対して低いフリッカ雑音を有し、これによって、より良好なマイクロフォンＳＮＲをもたらすという利点を有する。

【0011】

上記の第１の態様のもう１つの実施形態によれば、上記の第１の切り替え可能な抵抗ネットワークは、１つの第１のポートおよび１つの第２のポートを備え、ここでこの第１のポートは事前に設定された電位とカップリングされており、そしてこの第２のポートは、上記のトランジスタのドレイン端子とカップリングされている。これは上記の第１の切り替え可能な抵抗ネットワークの抵抗値と上記の増幅器電流とを容易に対応させることを可能とする。

【0012】

上記の第１の態様のもう１つの実施形態によれば、上記の第２の切り替え可能な抵抗ネットワークは、１つの第１のポートおよび１つの第２のポートを備え、ここでこの第１のポートは所定の電源電圧とカップリングされており、そしてこの第２のポートは、上記のトランジスタのソース端子とカップリングされている。これは上記の第２の切り替え可能な抵抗ネットワークの抵抗値と上記の増幅器利得とを容易に対応させることを可能とする。

【0013】

上記の第１の態様のもう１つの実施形態によれば、上記の集積回路構成体は、上記の制御ユニットとカップリングされている１つのバイアス回路を備える。このバイアス回路は、上記のマイクロフォンに対し可変なバイアス電圧を供給するように構成されており、そしてこの制御ユニットは、このバイアス電圧の電圧レベルを制御するためのバイアス制御信号を決定するように構成されている。このバイアス電圧を変化することにより、このマイクロフォン、具体的にはＭＥＭＳマイクロフォンの感度が変更され、これは上記の集積回路構成体の入力における信号レベルの変化を生じる。

【0014】

上記の第１の態様のもう１つの実施形態によれば、上記の制御ユニットは、上記の集積回路構成体の少なくとも１つの検出されたパラメータおよび／または決定された動作パラメータに依存して、以下の信号を決定する。
−上記の第１の切り替え可能なネットワーク回路のそれぞれのスイッチの設定を制御するための第１の制御信号。ここでこの第１の制御信号は、所定の増幅器電流を表すものである。および／または、
−上記の第２の切り替え可能なネットワーク回路のそれぞれのスイッチの設定を制御するための第２の制御信号。ここでこの第２の制御信号は、所望の増幅器利得に依存するものである。
−所定の電圧レベルを表す制御信号。

【0015】

有利なことに、上記の制御ユニットは、上記の第１および／または第２の抵抗ネットワークおよび／または上記のバイアス回路の状態を、アプリケーションに特有のパラメータ、たとえばスマートフォンに供給される電源電圧およびまたはマイクロフォンに特有のパラメータに依存して制御することができる。具体的には上記の第２の制御信号は、上記の所望の増幅器利得および上記の所定の増幅器電流に依存している。

【0016】

上記の第１の態様のもう１つの実施形態によれば、上記の集積回路構成体の上記の少なくとも１つの動作パラメータは、この集積回路構成体の電源電圧および／または上記のバイアス回路のクロック信号の周波数を含む。これは上記の増幅器電流および／または増幅器利得の簡単な調整を可能とする。

【0017】

上記の第１の態様のもう１つの実施形態によれば、上記の制御ユニットは、上記の集積回路構成体の上記の少なくとも１つの動作パラメータを検出および／または決定するように構成されている。このような構成体を用いて、上記の集積回路がその好適なＳＮＲと電流との組合せを外部からのサポート無しに設定することができる。

【0018】

第２の態様によれば、本発明は、１つの集積回路構成体を備える１つのマイクロフォンシステムおよび上記の第１の態様の１つの集積回路構成体を特徴とし、ここでこのマイクロフォンの出力部は、上記の集積回路構成体の入力部とカップリングされている。

【0019】

上記の第１の態様の有利な実施形態は、この第２の態様にも有効である。

【0020】

第３の態様によれば、本発明は、マイクロフォンシステムの１つ以上の回路パラメータを調整するための方法を特徴とし、ここでこのマイクロフォンシステムは、１つの増幅器回路を有する１つの集積回路構成体を備え、この増幅器回路は、この増幅器回路の増幅器電流を調整するための１つの第１の切り替え可能なネットワーク回路を備える。本方法は以下のステップを備える。
ａ） 上記のマイクロフォンシステムの信号対雑音比を決定するステップ。
ｂ） 上記のマイクロフォンシステムの消費電流を検出するステップ。
ｃ） 上記の信号対雑音比および上記の消費電流に依存して、上記の第１の切り替え可能なネットワーク回路のそれぞれのスイッチの設定を制御するための第１の信号を決定して供給するステップであって、ここでこの第１の制御信号が、所定の増幅器電流を表すものであるステップ。
ここでこれらのステップａ）〜ｃ）は、所定の最小信号対雑音比に達するまで繰り返される。

【0021】

上記の第１および第２の態様の有利な実施形態は、この第３の態様にも有効である。このようにして、最小の特定されたＳＮＲに達するまで上記の増幅器電流をトリミングすることができる。ここに記載された上記の方法ステップ(複数）は、必ずしも上記の記載の順序で行われなくともよい。

【0022】

上記の第３の態様の１つの実施形態によれば、上記の増幅器回路は、この増幅器回路の増幅器利得を調整するための１つの第２の切り替え可能なネットワーク回路を備え、上記の方法はさらに以下のステップ、上記のマイクロフォンシステムの感度を決定するステップと、そしてこの感度に依存して、上記の第２の切り替え可能なネットワーク回路のそれぞれのスイッチの設定を制御するための第２の制御信号を決定して供給するステップであって、ここでこの第２の制御信号は、所望の増幅器利得に依存しているステップと、を備える。

【0023】

このようにして、最小の特定されたＳＮＲに達するまで上記の増幅器電流をトリミングすることができ、そして目標感度も確保することができる。もし増幅器電流が第１のステップで確立されていると、上記の所望の増幅器利得を、上記の第２の切り替え可能な抵抗ネットワークを用いて設定することができる。

【0024】

ここに記載された上記の方法ステップ(複数）は、必ずしも上記の記載の順序で行われなくともよい。具体的には、上記の利得調整は、最初に第１の増幅器電流の調整と組み合わせて実施することが適切であり得る。

【0025】

本発明の例示的な実施形態を、概略図を参照して以下に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】１つのマイクロフォンシステムを例示するブロック図を示す。

【図2】第１の切り替え可能なネットワーク回路の例示的な実施形態のブロック図を示す。

【図3】第２の切り替え可能なネットワーク回路の例示的な実施形態のブロック図を示す。

【図4】マイクロフォンシステムの１つ以上の回路パラメータを調整するためのプログラムのフローチャートを示す。

【0027】

異なる図に示されている同じ設計および機能の素子は、同じ参照番号で示される。

【0028】

図１は、１つのマイクロフォン１２、好ましくは１つの微小電気機械システムのマイクロフォン（MEMS microphone）と、１つの集積回路構成体２０とを備える１つのマイクロフォンシステム１０を例示する。

【0029】

この図１のＭＥＭＳマイクロフォンは、本発明の実施形態に関するものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。実際本発明は、他のタイプのアナログマイクロフォンまたはデジタルマイクロフォンにも適用することができる。

【0030】

好ましくは上記の集積回路構成体２０は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として構成されている。この集積回路構成体２０は、上記のＭＥＭＳマイクロフォンとカップリングされている。

【0031】

上記のＭＥＭＳマイクロフォンは、必ずしも上記の集積回路構成体と同一のチップに含まれていなくともよい。このＭＥＭＳマイクロフォンは、１つのチップ、たとえば同じパッケージにハウジングされた１つの別のダイに含まれていてよい。

【0032】

集積回路構成体２０は、１つの増幅器回路２２を備える。好ましくはこの増幅器回路２２は、１つの前置増幅器段として用いられる。この増幅器回路２２は、マイクロフォン１２の出力信号を増幅するように構成されている。この目的のため、このマイクロフォン１２の出力部は、集積回路構成体２０の入力部ＩＮとカップリングされている。

【0033】

増幅器回路２２は、１つの単一のトランジスタ２４を有する１つのトランジスタ増幅器、たとえば共通ソース回路を備えてよい。この単一のトランジスタ２４は１つのＦＥＴトランジスタであってよい。増幅器回路２２は、１つの型エンハンスメントモードＭＯＳ−ＦＥＴを備えてよい。

【0034】

この増幅器回路２２は、この増幅器回路２２の増幅器電流を調整するための１つの第１の切り替え可能なネットワーク回路２６を備える。この第１の切り替え可能なネットワーク回路２６は、この増幅器電流が３５μＡ〜６５μＡの範囲で５μＡステップで調整できるように構成されていてよい。

【0035】

図２は、第１の切り替え可能なネットワーク回路２６の例示的な実施形態のブロック図を示す。この第１の切り替え可能なネットワーク回路２６は、好ましくは１つの切り替え可能な抵抗ネットワークを備える。

【0036】

この第１の切り替え可能な抵抗ネットワークは、たとえば第１の数の抵抗の列および第２の数の抵抗の行を有する１つの抵抗行列を備え、ここで抵抗ＲＤ１，．．．，ＲＤｘはメッシュ状にカップリングされている。この第１の切り替え可能な抵抗ネットワークは、メッシュ構造の抵抗行列を制御するように配設されて構成された複数のスイッチを備える。

【0037】

各々のスイッチＳＷ１，．．．，ＳＷｘは、これらのスイッチＳＷ１，．．．，ＳＷｘのスイッチ設定を制御するように構成された１つのスイッチピンを備える。これらのスイッチピンの各々は、第１の切り替え可能なネットワーク回路２６の１つの第１の制御ポートとカップリングされている。

【0038】

たとえば上記の第１の切り替え可能な抵抗ネットワークは、事前に設定された電位ＧＮＤ、たとえばグラウンド電位とカップリングされており、トランジスタ２４のドレイン端子Ｄと接続されている。このようにして、上記の第１の切り替え可能な抵抗ネットワークは、上記の共通ソース回路のドレイン抵抗となっている。この第１の切り替え可能な抵抗ネットワークのスイッチＳＷ１，．．．，ＳＷｘの設定を制御することにより、１つの所望の電流、具体的には上記の増幅器回路２２の所望のドレイン電流を達成することができる。この第１の切り替え可能な抵抗ネットワークの設定は、上記の増幅器利得にも影響するので、この増幅回路２２の所望の利得も、この第１の切り替え可能な抵抗ネットワークのスイッチＳＷ１，．．．，ＳＷｘの設定を制御することにより達成することができる。

【0039】

図１に示すように、集積回路構成体２０は、マイクロフォン１２用のバイアス回路３２を備えてよい。好ましくはこのバイアス回路３２は、マイクロフォン１２用に可変バイアス電圧を供給するように構成されている。たとえばこのバイアス回路３２は、このマイクロフォンのバイアスピンＢＩＡＳに、バイアス電圧を供給するように構成されている。このバイアス回路３２は、１つのチャージポンプ、たとえば１つのディクソン型チャージポンプを備えてよい。

【0040】

図１に示すように、増幅器回路２２は、この増幅器回路２２の増幅器利得を調整するための１つの第２の切り替え可能なネットワーク回路２８を備えてよい。この第２の切り替え可能なネットワーク回路２８は、好ましくは１つの第２の切り替え可能な抵抗ネットワークを備える。

【0041】

この第２の切り替え可能なネットワーク回路２８は、上記の増幅器利得が９ｄＢ〜２１ｄＢの範囲で０．４ｄＢステップで調整できるように構成されていてよい。

【0042】

図３は、この第２の切り替え可能なネットワーク回路の例示的な実施形態のブロック図を示す。

【0043】

この第２の切り替え可能な抵抗ネットワークは、たとえば１つの第２の抵抗アレイおよび１つの第２のスイッチアレイを備える。この第２の抵抗アレイは、複数の抵抗ＲＳ１，．．．，ＲＳｘを備え、ここでこれらの抵抗ＲＳ１，．．．，ＲＳｘは、並列に配設されており、そして各々の抵抗ＲＳ１，．．．，ＲＳｘは、この第１のスイッチアレイのそれぞれのスイッチＳＷ１，．．．，ＳＷｙにカップリングされている。各々のスイッチＳＷ１，．．．，ＳＷｙは、このスイッチＳＷ１，．．．，ＳＷｙのスイッチ設定を制御するために構成されている１つのスイッチピンを備える。これらのスイッチピンの各々は、この第２の切り替え可能なネットワーク回路２８の第２の制御ポートとカップリングされている。さらに各々のスイッチＳＷ１，．．．，ＳＷｙは、１つの所定の電源電圧ＡＶＤＤにカップリングされた第１のピンと、上記の第２の抵抗アレイのそれぞれ対応する抵抗ＲＳ１，．．．，ＲＳｙの第１のピンとカップリングされた第２のピンとを備えている。これらのそれぞれの抵抗は、トランジスタ２４のソース端子Ｓにカップリングされている。

【0044】

このようにして、上記の第２の切り替え可能な抵抗ネットワークは、上記の共通ソース回路のソース抵抗となっている。この第２の切り替え可能な抵抗ネットワークのスイッチＳＷ１，．．．，ＳＷｙのスイッチ設定を制御することによって、所望の利得が達成される。具体的には、上記の増幅器電流を上記の第１の切り替え可能な抵抗ネットワークによって調整することができる。上記の増幅器利得は、これらの第１および第２の切り替え可能な抵抗ネットワークの設定に依存し得る。こうしてもしこの増幅器利得が、第１のステップにおいて確定されると、上記の増幅器利得は、この第２の切り替え可能な抵抗ネットワークを用いて設定することができる。

【0045】

図１に示すように、集積回路構成体２０は、第１および第２の切り替え可能なネットワーク回路２６，２８のスイッチ設定を制御するために構成された１つの制御ユニット３０を備える。

【0046】

上記のバイアス回路３２は、上記のバイアス電圧の電圧レベルを制御するための制御ユニット３０とカップリングされていてよい。このバイアス回路３２は、このバイアス電圧を、上記の制御ユニット３０のバイアス制御信号ｃａｌ＿ｄａｔａ＿Ｂに依存して調整するように構成されていてよい。

【0047】

この制御ユニット３０は、１つの不揮発性メモリ、たとえば１つ以上の好ましい電流および／または利得設定を格納するためのワンタイムプログラマブルメモリを備えてよい。

【0048】

代替としてまたは追加的に、この制御ユニット３０は、少なくとも１つのルックアップテーブルを備えてよく、このルックアップテーブルは、検出および／または決定された、マイクロフォンシステム１０の動作パラメータをマッピングし、たとえば集積回路構成体２０の電源電圧ＡＶＤＤおよび／またはバイアス回路３２のクロック信号の周波数を、第１の制御信号ｃａｌ＿ｄａｔａ＿Ｉおよび／または第２の制御信号ｃａｌ＿ｄａｔａ＿Ｇおよび／または上記のバイアス制御信号ｃａｌ＿ｄａｔａ＿Ｂにマッピングする。

【0049】

制御ユニット３０は、少なくとも１つの検出および／または決定された、集積回路構成体２０および／またはマイクロフォンシステム１０の動作パラメータに依存して、以下のパラメータを決定するように構成されていてよい。
−上記の第１の切り替え可能なネットワーク回路２６のそれぞれのスイッチＳＷ１，．．．，ＳＷｘの設定を制御するための第１の制御信号ｃａｌ＿ｄａｔａ＿Ｉ。ここでこの第１の制御信号ｃａｌ＿ｄａｔａ＿Ｉは、所定の増幅器電流を表すものである。および／または、
−上記の第２の切り替え可能なネットワーク回路のそれぞれのスイッチＳＷ１，．．．，ＳＷｘの設定を制御するための第２の制御信号ｃａｌ＿ｄａｔａ＿Ｇ。ここでこの第２の制御信号は、所望の増幅器利得に依存するものである。および／または、
−所定の電圧レベルを表すバイアス制御信号ｃａｌ＿ｄａｔａ＿Ｂ。

【0050】

制御ユニット３０は、任意で追加的に、集積回路構成体２０および／またはマイクロフォンシステム１０の少なくとも１つの動作パラメータを検出および／または決定するように構成されていてよい。

【0051】

追加的にまたは代替として、この制御ユニット３０は、少なくとも１つの検出および／または決定された、マイクロフォンシステム１０の動作パラメータに依存して、上記の第１の制御信号ｃａｌ＿ｄａｔａ＿Ｉおよび／または上記の第２の制御信号ｃａｌ＿ｄａｔａ＿Ｇおよび／または上記のバイアス制御信号ｃａｌ＿ｄａｔａ＿Ｂを決定するための１つのデジタルプロセッサまたはカスタムデジタルロジック部を備えてよい。

【0052】

制御ユニット３０は、ＳＮＲおよび／または消費電流を最適化するように構成することができる。追加的にこの制御ユニット３０は、たとえば特別なパッドＯＴＰＷを用いた最終検査の際に、上記の不揮発メモリをプログラムするように構成されていてよい。

【0053】

集積回路構成体２０は、任意で追加的に、１つのＤＣサーボ回路３４を備える。このＤＣサーボ回路３４は、増幅器回路２２の入力電圧の電圧整定時間を改善するように構成されている。ＤＣサーボ回路３４は、第２の切り替え可能なネットワーク回路２８とカップリングされていてよい。

【0054】

集積回路構成体２０は、前置増幅器として動作し得る増幅器回路２２の出力信号を増幅するための１つの主増幅器２６を備えてよい。この主増幅器３６は、マイクロフォンシステム１０の主出力信号を、たとえばこの集積回路構成体の出力部ＯＵＴに供給するように構成されている。この主増幅器３６は、この主出力信号を制御ユニット３０に供給するために、この制御ユニットとカップリングされていてよい。

【0055】

上記の集積回路構成体は、自動電圧発生器および／またはクロック発生器のような、さらなる回路素子を備えてよい。

【0056】

マイクロフォンシステム１０のＳＮＲは、集積回路構成体２０のＳＮＲに依存し、特に前置増幅器のＳＮＲに依存する。この集積回路構成体２０のＳＮＲは、この集積回路構成体に流れ込む電流にも関係しており、この電流はこのマイクロフォンシステムの消費電流のかなりなパーセンテージとなり得る。具体的には、ＳＮＲは、特定の回路およびシステムの実際の構成に依存する電流と共に増加する。

【0057】

図４は、マイクロフォンシステム１０の１つ以上の回路パラメータを調整するためのプログラムのフローチャートを示す。このプログラムは、たとえば制御ユニット３０によって実行されてよく、あるいは部分的にこの制御ユニット３０によって実行されるかまたは他のキャリブレーション装置によって実行されてよい。

【0058】

このプログラムによって、たとえば６０ｄＢのＳＮＲを有し、そして５０μＡを消費する１つのマイクロフォンシステムを、サプライヤ側またはカストマ側で適宜再構成することができ、こうして追加の５０μＡの消費電流と引き換えにそのＳＮＲを６２ｄＢとなるようにすることができる。この電流を適宜トリミングすることによって、もしカストマが要求しているならば、電流、感度、またはＳＮＲの厳しい割り当てを実現することもできる。

【0059】

このプログラムはステップＳ１で開始する。任意に追加されるステップＳ３においては、マイクロフォンシステム１０の感度が決定される。第２の切り替え可能なネットワーク回路２８のそれぞれのスイッチＳＷ１，．．．，ＳＷｙの設定を制御するための第２の制御信号ｃａｌ＿ｄａｔａ＿Ｇが、この感度に依存して決定される。具体的には、ステップＳ５において、マイクロフォンシステムの所定の目標感度が達成されたかどうかがチェックされる。もしこの感度が所定の目標感度より低いと、ステップＳ６において上記の第２の制御信号ｃａｌ＿ｄａｔａ＿Ｇを出力することによって、上記の増幅器利得が増加される。この第２の制御信号は、たとえば所望の増幅器電流および上記の目標感度に対応する所定の増幅器利得に依存して決定される。この感度が所定の目標感度よりも高い場合、ステップＳ６において、上記の増幅器利得が低減される。この目標感度およびこれに対応する増幅器利得は、制御ユニット３０の上記のルックアップテーブルに格納されていてよい。

【0060】

もし上記の目標感度に達すると、ステップＳ７において、マイクロフォンシステム１０の消費電流が検出される。代替としてこの消費電流は、ステップＳ３において検出されてよい。ステップＳ９においては、このマイクロフォンシステム１０の消費電流が所定の最大消費電流よりも小さいがどうかがチェックされる。もし検出された消費電流が最大消費電流を越えると、上記の第１の切り替え可能なネットワーク回路２６のそれぞれのスイッチの設定を制御するための上記の第１の制御信号ｃａｌ＿ｄａｔａ＿Ｉが、この消費電流を低減するためにステップＳ１０で決定され、そしてこのプログラムはステップＳ３で続行される。具体的には、ステップＳ１０において、所定の低減された増幅器電流を表す第１の制御信号ｃａｌ＿ｄａｔａ＿Ｉが出力される。

【0061】

もしマイクロフォンシステム１０の消費電流が、所定の最大消費電流よりも小さければ、ステップＳ１１において、このマイクロフォンシステム１０の信号対雑音比（ＳＮＲ）が決定される。ステップＳ１３においては、このマイクロフォンシステム１０のＳＮＲが、所定の最小値のＳＮＲよりも大きいかどうかがチェックされる。

【0062】

ＳＮＲがこの所定の最小値のＳＮＲより大きいと、このプログラムはステップＳ１９で終了する。もしＳＮＲが所定の最小値のＳＮＲよりも小さいと、ステップＳ１５において、上記の第１の切り替え可能なネットワーク回路のそれぞれのスイッチＳＷ１，．．．，ＳＷｘの設定を制御するための上記の第１の制御信号ｃａｌ＿ｄａｔａ＿Ｉが、上記の消費電流を増加するように決定される。

【0063】

任意に追加されるステップＳ１７においては、新しく決定された消費電流が、１つの閾値を越えるかどうかがチェックされる。もしこの新しく決定された消費電流がこの閾値よりも大きいと、このプログラムはステップＳ１８で停止し、そしてこのマイクロフォンシステム１０がＳＮＲの仕様から外れていることを示すエラー報告を出力する。

【0064】

もし上記の新しく決定された消費電流が上記の閾値より小さければ、このプログラムはステップＳ３で続行される。

【0065】

あるカストマは、上記のＳＮＲの割り当てを非常に厳しくすること、および／またはマイクロフォンシステム１０の上記の消費電流が上記の閾値を越えないことを要求するかもしれない。これらの場合には、このような要求はマイクロフォンの収率に大きな影響を与える。

【0066】

マイクロフォンシステム１０の１つ以上のパラメータを調整するための上記のプログラムのような適切な較正処理を用いることによって、このマイクロフォンの収率を改善することができ、そして感度およびＳＮＲの割り当てを厳しくすることができ、あるいはマイクロフォンの収率を改善することができ、そして電流に対する割り当てを厳しくすることができる。

【符号の説明】

【0067】

１０ ： マイクロフォンシステム
１２ ： マイクロフォン
２０ ： 集積回路構成体
２２ ： 増幅器回路
２４ ： トランジスタ
２６ ： 第１の切り替え可能なネットワーク回路
２８ ： 第２の切り替え可能なネットワーク回路
３０ ： 制御ユニット
３２ ： バイアス回路
３４ ： ＤＣサーボ回路
３６ ： 主増幅器
ＡＶＤＤ ： 電源電圧
ＢＩＡＳ ： バイアスピン
ｃａｌ＿ｄａｔａ＿Ｂ ： バイアス制御信号
ｃａｌ＿ｄａｔａ＿Ｇ ： 第２の制御信号
ｃａｌ＿ｄａｔａ＿Ｉ ： 第１の制御信号
Ｄ ： ドレイン端子
ＧＮＤ ： 事前に設定された電位
ＩＮ ： 集積回路構成体の入力部
ＯＴＰＷ ： 特別なパッド
ＯＵＴ ： 集積回路構成体の出力部
ＲＤ１，．．．，ＲＤｘ ： 第２の切り替え可能な抵抗ネットワークの抵抗
ＲＳ１，．．．，ＲＳｘ ： 第１の切り替え可能な抵抗ネットワークの抵抗
Ｓ ： ソース端子
Ｓ１０， ．．． ： プログラムステップ
ＳＷ１，．．．，ＳＷｘ ： 切り替え可能なネットワーク回路のスイッチ
ＳＷ１，．．．，ＳＷｙ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】