特許 7550249 マイクロフォン回路、マイクロフォンモジュール及びマイクロフォン音圧過負荷ポイント向上方法

(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】

(24)【登録日】2024-09-04

(45)【発行日】2024-09-12

(54)【発明の名称】マイクロフォン回路、マイクロフォンモジュール及びマイクロフォン音圧過負荷ポイント向上方法

(51)【国際特許分類】

   H03G 7/00 20060101AFI20240905BHJP

【ＦＩ】

H03G7/00 005

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2022581694

(86)(22)【出願日】2022-04-28

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2024-05-01

(86)【国際出願番号】 CN2022090025

(87)【国際公開番号】W WO2023184640

(87)【国際公開日】2023-10-05

【審査請求日】2023-02-17

(31)【優先権主張番号】202210349181.3

(32)【優先日】2022-04-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】511027518

【氏名又は名称】エーエーシーアコースティックテクノロジーズ（シンセン）カンパニーリミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＡＣ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（Ｓｈｅｎｚｈｅｎ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ

【住所又は居所原語表記】Ａ－Ｂｌｏｃｋ， Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ Ｓｈｅｎｚｈｅｎ Ｂｒａｎｃｈ， Ｎｏ．６ Ｙｕｅｘｉｎｇ ３ｒｄ Ｒｏａｄ， Ｓｏｕｔｈ Ｈｉ－Ｔｅｃｈ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｐａｒｋ， Ｎａｎｓｈａｎ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ， Ｓｈｅｎｚｈｅｎ Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５１８０５７ Ｐｅｏｐｌｅ’ｓ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】100128347

【弁理士】

【氏名又は名称】西内 盛二

(72)【発明者】

【氏名】▲韓▼ 冬

(72)【発明者】

【氏名】チュア，ティオンキー

【審査官】石田 昌敏

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１４／００３７１１２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第０６２６６４２３（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０１４２２６１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－０３０１９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２４３９５６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０３Ｇ ５／００ー９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アンプ及びバイアス抵抗を備えるマイクロフォン回路であって、
前記アンプは、外部のマイクロフォンから出力された信号を受信し、前記信号を増幅して出力するために用いられ、前記バイアス抵抗の第１端は、予め設定されたバイアス電圧に接続するために用いられ、前記バイアス抵抗の第２端は、前記マイクロフォンの出力端に接続され、かつ前記バイアス抵抗の第２端は、前記アンプの入力端に接続され、前記アンプの入力端は、前記マイクロフォン回路の入力端とし、前記アンプの出力端は、前記マイクロフォン回路の出力端とし、
前記マイクロフォン回路は、前記マイクロフォン回路の入力端に接続されたバイアスネットワークモジュールをさらに備え、前記バイアスネットワークモジュールは、前記信号の電圧値の大きさを判断するために用いられ、前記信号の電圧値が予め設定された閾値電圧群の電圧値範囲を超えると、前記バイアスネットワークモジュールの対応するインピーダンスを前記マイクロフォン回路の入力端に接続することにより、前記信号の振幅を減少させ、ここで、前記インピーダンスは、前記閾値電圧群と一対一に対応し、
前記閾値電圧群は、上閾値電圧及び下閾値電圧を備え、前記上閾値電圧の電圧値は、前記下閾値電圧の電圧値よりも大きく、前記閾値電圧群の電圧値範囲は、前記上閾値電圧の電圧値以下であり、かつ前記下閾値電圧の電圧値以上であり、
前記バイアスネットワークモジュールは、第１バイアスネットワーク回路を備え、前記第１バイアスネットワーク回路は、第１ＰＭＯＳトランジスタと、第１ＮＭＯＳトランジスタと、第１インピーダンスとを備え、
前記第１ＰＭＯＳトランジスタのソースは、第１下バイアス電圧に接続するために用いられ、前記第１ＰＭＯＳトランジスタのドレインは、それぞれ前記第１ＮＭＯＳトランジスタのドレイン及び前記第１インピーダンスの第１端に接続され、
前記第１ＰＭＯＳトランジスタのゲートは、前記マイクロフォン回路の入力端に接続するために用いられ、かつ前記第１ＰＭＯＳトランジスタのゲートは、それぞれ前記第１ＮＭＯＳトランジスタのゲートと前記第１インピーダンスの第２端に接続され、
前記第１ＮＭＯＳトランジスタのソースは、第１上バイアス電圧に接続するために用いられ、
前記第１バイアスネットワーク回路の上閾値電圧は、前記第１上バイアス電圧の電圧値と前記第１ＮＭＯＳトランジスタのＮ型トランジスタのターンオン閾値電圧の電圧値との総和であり、前記第１バイアスネットワーク回路の下閾値電圧は、前記第１下バイアス電圧の電圧値と前記第１ＰＭＯＳトランジスタのＰ型トランジスタのターンオン閾値電圧の電圧値との総和である、ことを特徴とするマイクロフォン回路。

【請求項2】

前記バイアスネットワークモジュールは、第ｎバイアスネットワーク回路をさらに備え、ｎは、正の整数であり、かつｎ≧２を満たし、前記第ｎバイアスネットワーク回路は、第ｎＰＭＯＳトランジスタと、第ｎＮＭＯＳトランジスタと、第ｎインピーダンスとを備え、
前記第ｎＰＭＯＳトランジスタのソースは、第ｎ下バイアス電圧に接続するために用いられ、前記第ｎＰＭＯＳトランジスタのドレインは、それぞれ前記第ｎＮＭＯＳトランジスタのドレインと前記第ｎインピーダンスの第１端に接続され、
前記第ｎＰＭＯＳトランジスタのゲートは、前記マイクロフォン回路の入力端に接続するために用いられ、かつ前記第ｎＰＭＯＳトランジスタのゲートは、それぞれ前記第ｎＮＭＯＳトランジスタのゲートと前記第ｎインピーダンスの第２端に接続され、
前記第ｎＮＭＯＳトランジスタのソースは、第ｎ上バイアス電圧に接続するために用いられ、
ここで、前記第ｎバイアスネットワーク回路の上閾値電圧は、前記第ｎ上バイアス電圧の電圧値と前記第ｎＮＭＯＳトランジスタのＮ型トランジスタのターンオン閾値電圧の電圧値との総和であり、前記第ｎバイアスネットワーク回路の下閾値電圧は、前記第ｎ下バイアス電圧の電圧値と前記第ｎＰＭＯＳトランジスタのＰ型トランジスタのターンオン閾値電圧の電圧値との総和であり、
かつ、前記第１上バイアス電圧は、前記第ｎ上バイアス電圧よりも小さく、前記第ｎ下バイアス電圧は、前記第１下バイアス電圧よりも小さい、ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロフォン回路。

【請求項3】

前記アンプは、定電流源及び第１トランジスタを備え、
前記定電流源の入力端は、電源電圧に接続され、
前記定電流源の出力端は、前記第１トランジスタのソースに接続され、かつ前記第１トランジスタのソースは、前記マイクロフォン回路の出力端とし、
前記第１トランジスタのゲートは、前記マイクロフォン回路の入力端とし、前記第１トランジスタのドレインは、接地に接続される、ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロフォン回路。

【請求項4】

マイクロフォン容量と、請求項１～３のいずれか一項に記載のマイクロフォン回路とを備えるマイクロフォンモジュールであって、
前記マイクロフォン容量の第１端は、マイクロフォンバイアス電圧に接続され、
前記マイクロフォン容量の第２端は、前記マイクロフォン回路の入力端に接続され、
ここで、前記マイクロフォン容量は、マイクロフォンが前記マイクロフォン回路の入力端に接続されるときに、等価的に形成される、ことを特徴とするマイクロフォンモジュール。

【請求項5】

請求項１～３のいずれか一項に記載のマイクロフォン回路に応用されるマイクロフォン音圧過負荷ポイント向上方法であって、
当該マイクロフォン音圧過負荷ポイント向上方法は、
ステップＳ１であって、前記信号を受信するステップと、
ステップＳ２であって、前記信号の電圧値が予め設定された閾値電圧群の電圧値範囲を超えるか否かを判断し、
そうであれば、予め設定されたインピーダンスを前記マイクロフォン回路の入力端に接続して、前記信号の振幅を減少させ、
そうでなければ、受信された前記信号を前記アンプの入力端に送信し、
ここで、前記インピーダンスは、前記閾値電圧群と一対一に対応するステップとを含む、ことを特徴とするマイクロフォン音圧過負荷ポイント向上方法。

【請求項6】

前記閾値電圧群は、ｎ個あり、前記インピーダンスは、ｎ個あり、各前記閾値電圧群は、一つの前記インピーダンスに対応する、ことを特徴とする請求項５に記載のマイクロフォン音圧過負荷ポイント向上方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マイクロフォン回路の技術分野に関し、特にマイクロフォンに応用されるマイクロフォン回路、マイクロフォンモジュール及びマイクロフォン音圧過負荷ポイント向上方法に関する。

【背景技術】

【0002】

スマートモバイルデバイスの応用がますます広くなる。音声を電気信号に変換するマイクロフォンはますます重要になってきている。マイクロフォンの信号を駆動して出力するマイクロフォン回路は、スマートモバイルデバイスの効果及び性能に影響を与える。

【0003】

図１に示すように、図１は、関連技術のマイクロフォン回路の回路モジュール模式図である。関連技術のマイクロフォン回路は、アンプＡＭＰと抵抗Ｒとを備えている。前記アンプＡＭＰは、外部のマイクロフォンＭｉｃから出力された信号Ｖｉｎを受信し、かつ前記信号Ｖｉｎを増幅して出力し、出力信号はＶｏｕｔである。前記抵抗Ｒの第１端は、予め設定されたバイアス電圧Ｖｂｉａｓに接続するために用いられる。ここで、バイアス電圧Ｖｂｉａｓの電圧値は０．８Ｖである。前記抵抗Ｒの第２端は、前記マイクロフォンＭｉｃの出力端に接続され、かつ前記抵抗Ｒの第２端は、前記アンプの入力端に接続され、前記マイクロフォン回路の入力端とする。前記抵抗Ｒの値は２００Ｇオームである。前記アンプＡＭＰの出力端は、前記マイクロフォン回路の出力端とする。ここで、前記マイクロフォンＭｉｃの第１端には、高電圧バイアス電圧Ｖｃｐが接続され、当該電圧は１３．８Ｖである。前記マイクロフォンＭｉｃの第２端は、前記マイクロフォンＭｉｃの出力端とする。

【0004】

しかしながら、関連技術において前記マイクロフォン回路におけるマイクロフォンＭｉｃから出力された信号Ｖｉｎは、アンプＡＭＰにより線形増幅されて出力信号Ｖｏｕｔとする。マイクロフォン業界では、マイクロフォンＭｉｃが基準の１ｋＨｚで音圧９４ｄＢの音声信号を受信する場合、アンプから出力された正弦信号のピークからピークまでの振幅が３５．６ｍＶであると規定されている。音声信号が増大すると、アンプから出力された振幅も同時に増大する。最終的に、出力信号Ｖｏｕｔは、アンプＡＭＰの電源電圧ＶＤＤと接地ＧＮＤによってクランプされる。すなわち、マイクロフォンＭｉｃの音圧過負荷ポイント（Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｏｖｅｒｌｏａｄ Ｐｏｉｎｔ、ＡＯＰと略称する）は、アンプＡＭＰの電源電圧ＶＤＤに制約される。マイクロフォンＭｉｃの音圧が高すぎると、出力信号Ｖｏｕｔは、電源電圧ＶＤＤ及び接地ＧＮＤによってクランプされ、関連技術におけるマイクロフォン回路の線形性が悪くなり、すなわち全高調波歪み（ｔｏｔａｌ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ、ＴＨＤと略称する）が悪くなり、当該マイクロフォン回路を応用するスマートモバイルデバイスの出力音声に歪みが発生する。

【0005】

したがって、上記技術課題を解決するために、新たなマイクロフォン回路、モジュール及び方法を提供する必要がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、上記技術課題を克服し、マイクロフォン音圧過負荷ポイントを向上させかつ電気的性能が高いマイクロフォン回路、マイクロフォンモジュール及びマイクロフォン音圧過負荷ポイント向上方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、第１態様において、本発明の実施例は、アンプ及びバイアス抵抗を備えるマイクロフォン回路を提供し、前記アンプは、外部のマイクロフォンから出力された信号を受信し、前記信号を増幅して出力するために用いられ、前記バイアス抵抗の第１端は、予め設定されたバイアス電圧に接続するために用いられ、前記バイアス抵抗の第２端は、前記マイクロフォンの出力端に接続するために用いられ、かつ前記バイアス抵抗の第２端は、前記アンプの入力端に接続され、前記アンプの入力端は、前記マイクロフォン回路の入力端とし、前記アンプの出力端は、前記マイクロフォン回路の出力端とし、
前記マイクロフォン回路は、前記マイクロフォン回路の入力端に接続されたバイアスネットワークモジュールをさらに備え、前記バイアスネットワークモジュールは、前記信号の電圧値の大きさを判断するために用いられ、前記信号の電圧値が予め設定された閾値電圧群の電圧値範囲を超えると、前記バイアスネットワークモジュールの対応するインピーダンスを前記マイクロフォン回路の入力端に接続することにより、前記信号の振幅を減少させて、ここで、前記インピーダンスは、前記閾値電圧群と一対一に対応する。

【0008】

好ましくは、前記閾値電圧群は、上閾値電圧及び下閾値電圧を備え、前記上閾値電圧の電圧値は、前記下閾値電圧よりも大きく、前記閾値電圧群の電圧値範囲は、前記上閾値電圧以下であり、かつ前記下閾値電圧の電圧値以上である。

【0009】

好ましくは、前記バイアスネットワークモジュールは、第１バイアスネットワーク回路を備え、前記第１バイアスネットワーク回路は、第１ＰＭＯＳトランジスタ、第１ＮＭＯＳトランジスタ及び第１インピーダンスを備え、
前記第１ＰＭＯＳトランジスタのソースは、第１下バイアス電圧に接続するために用いられ、前記第１ＰＭＯＳトランジスタのドレインは、それぞれ前記第１ＮＭＯＳトランジスタのドレイン及び前記第１インピーダンスの第１端に接続され、
前記第１ＰＭＯＳトランジスタのゲートは、前記マイクロフォン回路の入力端に接続され、かつ前記第１ＰＭＯＳトランジスタのゲートは、それぞれ前記第１ＮＭＯＳトランジスタのゲートと前記第１インピーダンスの第２端に接続され、
前記第１ＮＭＯＳトランジスタのソースは、第１上バイアス電圧に接続するために用いられ、
ここで、前記第１バイアスネットワーク回路の上閾値電圧は、前記第１上バイアス電圧の電圧値と前記第１ＮＭＯＳトランジスタのＮ型トランジスタのターンオン閾値電圧の電圧値との総和であり、前記第１バイアスネットワーク回路の下閾値電圧は、前記第１下バイアス電圧の電圧値と前記第１ＰＭＯＳトランジスタのＰ型トランジスタのターンオン閾値電圧の電圧値との総和である。

【0010】

好ましくは、前記バイアスネットワークモジュールは、第ｎバイアスネットワーク回路をさらに備え、ｎは、正の整数であり、かつｎ≧２を満たし、前記第ｎバイアスネットワーク回路は、第ｎＰＭＯＳトランジスタ、第ｎＮＭＯＳトランジスタ及び第ｎインピーダンスを備え、
前記第ｎＰＭＯＳトランジスタのソースは、第ｎ下バイアス電圧に接続するために用いられ、前記第ｎＰＭＯＳトランジスタのドレインは、それぞれ前記第ｎＮＭＯＳトランジスタのドレインと前記第ｎのインピーダンスの第１端に接続され、
前記第ｎＰＭＯＳトランジスタのゲートは、前記マイクロフォン回路の入力端に接続するために用いられ、かつ前記第ｎＰＭＯＳトランジスタのゲートは、それぞれ前記第ｎＮＭＯＳトランジスタのゲートと前記第ｎインピーダンスの第２端に接続され、
前記第ｎＮＭＯＳトランジスタのソースは、第ｎ上バイアス電圧に接続するために用いられ、
ここで、前記第ｎバイアスネットワーク回路の上閾値電圧は、前記第ｎ上バイアス電圧の電圧値と前記第ｎＮＭＯＳトランジスタのＮ型トランジスタのターンオン閾値電圧の電圧値との総和であり、前記第ｎバイアスネットワーク回路の下閾値電圧は、前記第ｎ下バイアス電圧の電圧値と前記第ｎＰＭＯＳトランジスタのＰ型トランジスタのターンオン閾値電圧の電圧値との総和であり、
かつ、前記第１上バイアス電圧は、前記第ｎ上バイアス電圧よりも小さく、前記第ｎ下バイアス電圧は、前記第１下バイアス電圧よりも小さい。

【0011】

好ましくは、前記アンプは、定電流源及び第１トランジスタを備え、
前記定電流源の入力端は、電源電圧に接続され、
前記定電流源の出力端は、前記第１トランジスタのソースに接続され、かつ前記第１トランジスタのソースは、前記マイクロフォン回路の出力端とし、
前記第１トランジスタのゲートは、前記マイクロフォン回路の入力端とし、前記第１トランジスタのドレインは、接地に接続される。

【0012】

第２態様において、本発明の実施例は、マイクロフォンモジュールをさらに提供し、当該マイクロフォンモジュールは、マイクロフォン容量と、本発明の実施例に提供されるような上記マイクロフォン回路とを備え、前記マイクロフォン容量の第１端は、マイクロフォンバイアス電圧に接続され、前記マイクロフォン容量の第２端は、前記マイクロフォン回路の入力端に接続され、ここで、前記マイクロフォン容量は、マイクロフォンが前記マイクロフォン回路の入力端に接続されるときに、等価的に形成される。

【0013】

第３態様において、本発明の実施例は、マイクロフォン回路に応用されるマイクロフォン音圧過負荷ポイント向上方法をさらに提供し、前記マイクロフォン回路は、アンプ及びバイアス抵抗を備え、前記アンプは、外部のマイクロフォンから出力された信号を受信し、前記信号を増幅して出力するために用いられ、前記バイアス抵抗の第１端は、予め設定されたバイアス電圧に接続するために用いられ、前記バイアス抵抗の第２端は、前記マイクロフォンの出力端に接続され、かつ前記バイアス抵抗の第２端は、前記アンプの入力端に接続され、前記アンプの入力端は、前記マイクロフォン回路の入力端とし、前記アンプの出力端は、前記マイクロフォン回路の出力端とし、当該方法は、
ステップＳ１であって、前記信号を受信するステップと、
ステップＳ２であって、前記信号の電圧値が予め設定された閾値電圧群の電圧値範囲を超えるか否かを判断し、
そうであれば、予め設定されたインピーダンスを前記マイクロフォン回路の入力端に接続して、前記信号の振幅を減少させ、
そうでなければ、受信された前記信号を前記アンプの入力端に送信し、
ここで、前記インピーダンスは、前記閾値電圧群と一対一に対応するステップとを含む。

【0014】

好ましくは、前記閾値電圧群は、ｎ個あり、前記インピーダンスは、ｎ個あり、各前記閾値電圧群は、一つの前記インピーダンスに対応する。

【発明の効果】

【0015】

従来の技術に比べて、本発明によるマイクロフォン回路は、外部マイクロフォンの出力端と接続する位置にバイアスネットワークモジュールを設置し、バイアスネットワークモジュールによりマイクロフォンから出力された信号の電圧値の大きさを判断し、前記信号の電圧値が予め設定された閾値電圧群の電圧値範囲を超えると、前記バイアスネットワークモジュールの対応するインピーダンスを前記マイクロフォン回路の入力端に接続することにより、前記信号の振幅を減少させる。当該回路構造では、前記信号の振幅が予め設定された電圧値範囲を超えると、予め設定されたインピーダンスを追加的に接続することで、マイクロフォンの出力端の等価負荷抵抗を小さくし、前記信号の振幅を減少させることにより、アンプの出力信号の振幅がアンプの電源電圧と接地のクランプ範囲内にあるようにする。したがって、本発明が提供するマイクロフォン回路、マイクロフォンモジュール及びマイクロフォン音圧過負荷ポイント向上方法は、マイクロフォン音圧過負荷ポイントを向上させ、それにより全高調波歪み性能が高く、出力された電気信号がよくなる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

本発明の実施例における技術案をより明確に説明するために、以下では、実施例の説明に使用される必要がある図面を簡単に説明するが、以下に説明する図面は、本発明のいくつかの実施例だけであり、本発明が属する技術分野の当業者にとって、創造的労働をしない前提で、これらの図面に基づいて他の図面を取得することができることは明らかである。

【図1】関連技術のマイクロフォン回路の応用回路図である。

【図2】本発明のマイクロフォン回路の回路モジュール模式図である。

【図3】本発明のマイクロフォン回路の実施例の回路図である。

【図4】本発明のマイクロフォン回路の別の実施例の回路図である。

【図5】本発明のマイクロフォンモジュールの回路モジュール模式図である。

【図6】本発明のマイクロフォン音圧過負荷ポイント向上方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下は、本発明の実施例における図面を参照して、本発明の実施例における技術案を明確で、完全に説明し、明らかなように、記述される実施例は、本発明の一部の実施例だけであり、全ての実施例ではない。本発明における実施例に基づいて、当業者が創造的な労働をせずに得ることができる全ての他の実施例は、いずれも本発明の保護範囲に含まれる。

【0018】

（実施例１）

【0019】

本発明の実施例は、マイクロフォン回路１００を提供する。

【0020】

図２を参照し、図２は本発明のマイクロフォン回路の回路モジュール模式図である。マイクロフォン回路１００は、アンプ１と、バイアス抵抗Ｒ１と、バイアスネットワークモジュール２とを備えている。

【0021】

前記アンプ１は、外部のマイクロフォンＭｉｃから出力された信号Ｖｉｎを受信し、かつ前記信号Ｖｉｎを増幅して出力するために用いられる。

【0022】

前記バイアス抵抗Ｒ１の第１端は、予め設定されたバイアス電圧Ｖｂｉａｓに接続されるために用いられ、前記バイアス抵抗Ｒ１の第２端は、前記マイクロフォンＭｉｃの出力端に接続され、かつ前記バイアス抵抗Ｒ１の第２端は、前記アンプ１の入力端に接続される。前記アンプ１の入力端は、前記マイクロフォン回路１００の入力端とする。前記アンプ１の出力端は、前記マイクロフォン回路１００の出力端とする。

【0023】

バイアスネットワークモジュール２は、前記マイクロフォン回路１００の入力端に接続される。前記バイアスネットワークモジュール２は、前記信号Ｖｉｎの電圧値の大きさを判断するために用いられ、前記信号Ｖｉｎの電圧値が予め設定された閾値電圧群の電圧値範囲を超えると、前記バイアスネットワークモジュール２の対応するインピーダンスを前記マイクロフォン回路１００の入力端に接続することにより、前記信号Ｖｉｎの振幅を減少させる。ここで、前記インピーダンスは、前記閾値電圧群と一対一に対応する。

【0024】

具体的には、前記閾値電圧群は、上閾値電圧及び下閾値電圧を備える。前記閾値電圧群の電圧値の範囲は、前記上閾値電圧の電圧値以下である。かつ前記下閾値電圧の電圧値以上である。

【0025】

前記マイクロフォン回路１００の回路構成では、前記信号Ｖｉｎの振幅が予め設定された電圧値範囲を超える時、予め設定されたインピーダンスを追加的に接続することで、マイクロフォンＭｉｃの出力端の等価負荷抵抗を小さくして、前記信号Ｖｉｎの振幅を減少させることにより、前記アンプ１の出力信号Ｖｏｕｔの振幅が前記アンプ１の電源電圧ＶＤＤと接地ＧＮＤのクランプ範囲内にある。したがって、本発明の提供するマイクロフォン回路１００は、マイクロフォン音圧過負荷ポイントＡＯＰを向上させ、それにより全高調波歪みＴＨＤ性能が高く、出力された電気信号がよくなる。

【0026】

前記インピーダンスは、容量インピーダンス又は抵抗インピーダンスである。本実施例において、前記インピーダンスは、可変容量インピーダンスであり、容量インピーダンスは、マイクロフォンＭｉｃの出力端の等価負荷抵抗を小さくすることをより良く実現することができ、それにより前記信号Ｖｉｎの振幅を減少させる。

【0027】

（実施例２）

【0028】

本発明の実施例２は、マイクロフォン回路２００を提供する。ここで、前記マイクロフォン回路２００は、実施例１におけるマイクロフォン回路１００の具体的な回路である。

【0029】

図３を参照し、図３は本発明のマイクロフォン回路２００の実施例２の回路図である。

【0030】

前記アンプ１は、定電流源ＩＢと、第１トランジスタＭ１とを備える。前記第１トランジスタＭ１は、ＰＭＯＳトランジスタである。本実施例２において、前記アンプ１は、ソースフォロアである。

【0031】

前記定電流源ＩＢの入力端は、電源電圧ＶＤＤに接続されている。

【0032】

定電流源ＩＢの出力端は、第１トランジスタＭ１のソースに接続されている。

【0033】

前記第１トランジスタＭ１のソースと前記定電流源ＩＢの出力端とが前記マイクロフォン回路１００の出力端とする。

【0034】

前記第１トランジスタＭ１のゲートは、前記マイクロフォン回路１００の入力端とする。

【0035】

第１トランジスタＭ１のドレインは、接地ＧＮＤに接続されている。

【0036】

前記バイアスネットワークモジュール２は、第１バイアスネットワーク回路２１を備える。

【0037】

具体的には、前記第１バイアスネットワーク回路２１は、第１ＰＭＯＳトランジスタＭＰ１、第１ＮＭＯＳトランジスタＭＮ１及び第１インピーダンスＺ１を備える。

【0038】

前記第１ＰＭＯＳトランジスタＭＰ１のソースは、第１下バイアス電圧ＶＢ１ｐに接続され、前記第１ＰＭＯＳトランジスタＭＰ１のドレインは、それぞれ前記第１ＮＭＯＳトランジスタＭＮ１のドレイン及び前記第１インピーダンスＺ１の第１端に接続される。

【0039】

前記第１ＰＭＯＳトランジスタＭＰ１のゲートは、前記マイクロフォン回路１００の入力端に接続され、かつ前記第１ＰＭＯＳトランジスタＭＰ１のゲートは、それぞれ前記第１ＮＭＯＳトランジスタＭＮ１のゲートと前記第１インピーダンスＺ１の第２端に接続される。

【0040】

第１ＮＭＯＳトランジスタＭＮ１のソースは、第１上バイアス電圧ＶＢ１ｎに接続するために用いられる。

【0041】

ここで、前記第１バイアスネットワーク回路２１の下閾値電圧は、前記第１下バイアス電圧ＶＢ１ｐの電圧値と前記第１ＰＭＯＳトランジスタＭＰ１のＰ型トランジスタのターンオン閾値電圧Ｖｔｈｐの電圧値との総和であり、前記第１バイアスネットワーク回路２１の上閾値電圧は、前記第１上バイアス電圧ＶＢ１ｎの電圧値と前記第１ＮＭＯＳトランジスタＭＮ１のＮ型トランジスタのターンオン閾値電圧Ｖｔｈｎの電圧値との総和である。

【0042】

以下、前記マイクロフォン回路２００の動作原理について説明する。
外部のマイクロフォンＭｉｃが受信した外部音圧が小さい場合、すなわちマイクロフォンＭｉｃから出力された前記信号Ｖｉｎの振幅が小さい場合、前記信号Ｖｉｎは、Ｖｉｎ＜ＶＢ１ｎ＋Ｖｔｈｎ、Ｖｉｎ＞ＶＢ１ｐ－Ｖｔｈｐという条件を満たす。前記第１ＰＭＯＳトランジスタＭＰ１及び前記第１ＮＭＯＳトランジスタＭＮ１は、いずれもオフであり、マイクロフォンＭｉｃの負荷は、主に前記バイアス抵抗Ｒ１であり、本実施例において、前記バイアス抵抗Ｒ１の抵抗値は、通常、２００ＧΩに設定される。前記バイアス抵抗Ｒ１の抵抗値が大きいため、信号対雑音比の大幅な低下を及ばすことはない。

【0043】

外部のマイクロフォンＭｉｃが受信した外部音圧が大きい場合、すなわちマイクロフォンＭｉｃから出力された前記信号Ｖｉｎの振幅が大きい場合、前記信号Ｖｉｎは、Ｖｉｎ＞ＶＢ１ｎ＋Ｖｔｈｎの際に前記第１ＮＭＯＳトランジスタＭＮ１が導通し、又はＶｉｎ＜ＶＢ１ｐ－Ｖｔｈｐの際に前記第１ＰＭＯＳトランジスタＭＰ１が導通して、前記第１バイアスネットワーク回路２１の前記第１インピーダンスＺ１がマイクロフォンＭｉｃの出力端に印加され始めるということを満たす。前記第１インピーダンスＺ１と前記バイアス抵抗Ｒ１の回路接続関係により、電圧分圧効果が現れ、前記信号Ｖｉｎの振幅は、前記第１インピーダンスＺ１により圧縮される。したがって、同じ音圧に対して、前記信号Ｖｉｎの振幅は、関連技術におけるマイクロフォン回路の前記信号Ｖｉｎよりも小さく、それにより出力信号Ｖｏｕｔが正常に出力することができ、出力信号Ｖｏｕｔが前記アンプ１の電源電圧ＶＤＤ及び接地ＧＮＤでクランプされることによって波形が平坦化になることがない。したがって、出力信号Ｖｏｕｔが前記アンプ１の電源電圧ＶＤＤ及び接地ＧＮＤによってクランプされるには、より大きな外部音圧を必要とするため、回路全体の音圧過負荷ポイントＡＯＰが向上され、それにより全高調波歪みＴＨＤ性能が良好となり、出力された電気信号がよくなる。

【0044】

（実施例３）

【0045】

本発明の実施例３は、マイクロフォン回路３００を提供する。

【0046】

図４を参照し、図４は本発明マイクロフォン回路３００の実施例３の回路図である。ここで、マイクロフォン回路３００は、実施例２におけるマイクロフォン回路２００に比べて、前記バイアスネットワークモジュール２が第ｎバイアスネットワーク回路２ｎをさらに備え、ｎが正の整数であり且つｎ≧２を満たし、前記第ｎバイアスネットワーク回路が第ｎＰＭＯＳトランジスタＭＰｎ、第ｎＮＭＯＳトランジスタＭＮｎ及び第ｎインピーダンスＺｎを備えるという点にある。

【0047】

前記第ｎＰＭＯＳトランジスタＭＰｎのソースは、第ｎ下バイアス電圧ＶＢｎｐに接続されるために用いられ、前記第ｎＰＭＯＳトランジスタＭＰｎのドレインは、それぞれ前記第ｎＮＭＯＳトランジスタＭＮｎのドレイン及び前記第ｎインピーダンスＺｎの第１端に接続される。

【0048】

前記第ｎＰＭＯＳトランジスタＭＰｎのゲートは、前記マイクロフォン回路の入力端に接続されるために用いられ、かつ前記第ｎＰＭＯＳトランジスタＭＰｎのゲートは、それぞれ前記第ｎＮＭＯＳトランジスタＭＮｎのゲートと前記第ｎインピーダンスＺｎの第２端に接続される。

【0049】

第ｎＮＭＯＳトランジスタＭＮｎのソースは、第ｎ上バイアス電圧ＶＢｎｎに接続されるために用いられる。

【0050】

ここで、前記第ｎバイアスネットワーク回路の下閾値電圧は、前記第ｎ下バイアス電圧ＶＢｎｐの電圧値と前記第ｎＰＭＯＳトランジスタＭＰｎのＰ型トランジスタのターンオン閾値電圧の電圧値との総和であり、前記第ｎバイアスネットワーク回路の上閾値電圧は、前記第ｎ上バイアス電圧ＶＢｎｎの電圧値と前記第ｎＮＭＯＳトランジスタＭＮｎのＮ型トランジスタのターンオン閾値電圧の電圧値との総和である。

【0051】

本発明のマイクロフォン回路３００は、実施例２のマイクロフォン回路２００に基づいて、ｎ個のバイアスネットワーク回路を追加し、すなわちｎ個の前記第１バイアスネットワーク回路２１を追加することに相当し、つまり、前記バイアスネットワークモジュール２は、前記第１バイアスネットワーク回路２１と、…第ｎバイアスネットワーク回路２ｎとを備え、これは、前記バイアスネットワークモジュール２をｎセグメントに分割し、前記第１インピーダンスＺ１、第２インピーダンス、…及び前記第ｎインピーダンスＺｎをマイクロフォンＭｉｃの負荷に順次加えて、マイクロフォンＭｉｃから出力された前記信号Ｖｉｎに対してセグメント圧縮を実現することに相当する。

【0052】

前記第１上バイアス電圧ＶＢ１ｎは、前記第ｎ上バイアス電圧ＶＢｎｎよりも小さい。すなわち前記第ｎ上バイアス電圧ＶＢｎｎは、前記第１上バイアス電圧ＶＢ１ｎよりも大きい。ＶＢ１ｎ＜…＜ＶＢｎｎであり、すなわち前記第１上バイアス電圧ＶＢ１ｎの電圧値から前記第ｎ上バイアス電圧ＶＢｎｎの電圧値に向かって高くなるように設定される。

【0053】

前記第ｎ下バイアス電圧ＶＢｎｐは、前記第１下バイアス電圧ＶＢ１ｐよりも小さい。すなわち前記第１下バイアス電圧ＶＢ１ｐは、前記第ｎ下バイアス電圧ＶＢｎｐよりも大きい。ＶＢ１ｐ＞…＞ＶＢｎｐであり、すなわち前記第１下バイアス電圧ＶＢ１ｐの電圧値から前記第ｎ下バイアス電圧ＶＢｎｐの電圧値に向かって高くなるように設定される。当該設定により、前記バイアスネットワークモジュール２がｎセグメントに分割され、マイクロフォンＭｉｃから出力された前記信号Ｖｉｎの振幅が大きいほど、前記バイアスネットワークモジュール２における次々に増加して接続されるインピーダンスが多くなることによって、前記信号Ｖｉｎの振幅が連続的に並列接続されたインピーダンスにより圧縮され、マイクロフォンＭｉｃ上の等価負荷インピーダンスが小さくなり、前記信号Ｖｉｎの振幅が減少し、それにより出力信号Ｖｏｕｔで正常に出力することができる。

【0054】

（実施例４）

【0055】

本発明の実施例４は、マイクロフォンモジュール４００を提供する。

【0056】

図５を参照し、図５は本発明のマイクロフォンモジュール４００の回路モジュール模式図である。

【0057】

前記マイクロフォンモジュール４００は、マイクロフォン容量３及び前記マイクロフォン回路１００を備え、前記マイクロフォン容量３の第１端は、マイクロフォンバイアス電圧Ｖｃｐに接続され、前記マイクロフォン容量３の第２端は、前記マイクロフォン回路１００の入力端に接続される。ここで、前記マイクロフォン容量３は、マイクロフォンデバイスが前記マイクロフォン回路１００の入力端に接続されるときに等価的に形成される。

【0058】

（実施例５）

【0059】

本発明の実施例５は、マイクロフォン音圧過負荷ポイント向上方法を提供する。

【0060】

マイクロフォン音圧過負荷ポイント向上方法は、マイクロフォン回路に適用される。マイクロフォン回路は、アンプとバイアス抵抗とを備える。前記アンプは、外部のマイクロフォンから出力された信号を受信し、かつ前記信号を増幅して出力するために用いられる。前記バイアス抵抗の第１端は、予め設定されたバイアス電圧に接続するために用いられる。前記バイアス抵抗の第２端は、前記マイクロフォンの出力端に接続され、かつ前記バイアス抵抗の第２端は、前記アンプの入力端に接続され、前記アンプの入力端は、前記マイクロフォン回路の入力端とする。前記アンプの出力端は、前記マイクロフォン回路の出力端とする。すなわち、本発明のマイクロフォン音圧過負荷ポイント向上方法は、マイクロフォン回路１００、マイクロフォン回路２００、マイクロフォン回路３００およびマイクロフォンモジュール４００に適用することができる。

【0061】

図６を参照し、図６は本発明のマイクロフォン音圧過負荷ポイント向上方法のフローチャートである。

【0062】

本発明のマイクロフォン音圧過負荷ポイント向上方法は、以下のステップを備えるものである。
ステップＳ１であって、前記信号を受信する。
ステップＳ２であって、前記信号の電圧値が予め設定された閾値電圧群の電圧値範囲を超えるか否かを判断し、
そうであれば、予め設定されたインピーダンスを前記マイクロフォン回路の入力端に接続して、前記信号の振幅を減少させて、
そうでなければ、受信された前記信号を前記アンプの入力端に送信し、
ここで、前記インピーダンスは、前記閾値電圧群と一対一に対応する。

【0063】

本発明のマイクロフォン音圧過負荷ポイント向上方法は、前記信号の振幅が予め設定された電圧値範囲を超える場合、予め設定されたインピーダンスを追加的に接続することで、マイクロフォンの出力端の等価負荷抵抗を小さくして、前記信号の振幅を減少させることにより、アンプの出力信号の振幅がアンプの電源電圧と接地のクランプ範囲内にあるようにし、それにより、マイクロフォン音圧過負荷ポイントを向上させ、全高調波歪み性能が高く、出力された電気信号がよくなる。

【0064】

本実施例において、前記閾値電圧群は、ｎ個含む。前記インピーダンスは、ｎ個含む。各前記閾値電圧群は、一つの前記インピーダンスに対応する。当該設定によって、前記閾値電圧群がｎ個に分割され、マイクロフォンから出力された前記信号の振幅が大きいほど、次々に増加して接続されるインピーダンスが多くなることによって、前記信号の振幅が連続的に並列接続されたインピーダンスにより圧縮されて、マイクロフォン上の等価負荷インピーダンスが小さくなり、前記信号の振幅が減少し、それにより、出力信号で正常に出力することができ、マイクロフォン音圧過負荷ポイントを向上させ、全高調波歪み性能が高く、出力された電気信号がよくなる。

【0065】

なお、本実施例に用いられる抵抗、容量、マイクロフォン、インピーダンス、定電流源及びトランジスタは、いずれも本分野の一般的な回路モジュール又はデバイスであり、使用者は設計された指標に基づいてモデル及びパラメータ性能を選択可能であり、ここで、詳細な説明を省略する。従来の技術に比べて、本発明によるマイクロフォン回路は、外部マイクロフォンの出力端と接続する位置にバイアスネットワークモジュールを設置し、バイアスネットワークモジュールによりマイクロフォンから出力された信号の電圧値の大きさを判断し、前記信号の電圧値が予め設定された閾値電圧群の電圧値範囲を超えると、前記バイアスネットワークモジュールの対応するインピーダンスを前記マイクロフォン回路の入力端に接続することにより、前記信号の振幅を小さくする。当該回路構造は、前記信号の振幅が予め設定された電圧値範囲を超える場合、予め設定されたインピーダンスを追加的に接続することで、マイクロフォンの出力端の等価負荷抵抗を小さくし、前記信号の振幅を減少させることにより、アンプの出力信号の振幅がアンプの電源電圧と接地のクランプ範囲内にあるようにする。したがって、本発明が提供するマイクロフォン回路、マイクロフォンモジュール及びマイクロフォン音圧過負荷ポイント向上方法は、マイクロフォン音圧過負荷ポイントを向上させ、それにより全高調波歪み性能が高く、出力された電気信号がよくなる。

【0066】

上記したのは、本発明の実施形態に過ぎず、本発明が属する技術分野の当業者にとって、本発明の思想を逸脱することなく改良を加えることができるが、これらは全て本発明の保護範囲に含まれると指摘すべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】