本發明涉及電容器擴音器，并且更具體地涉及具有可編程頻率響應的電容器擴音器。

背景技術：
電容器擴音器一般在移動電話和其他消費者電子設備、嵌入式系統及其他設備中使用。電容器擴音器包括微機電系統(MEMS)擴音器、駐極體電容器擴音器(ECM)以及聲信號的基于電容器的其他換能器。MEMS擴音器元件通常包括響應于聲信號而振動的傳導微機械隔膜。該擴音器元件還包括平行于隔膜并與隔膜間隔開的固定傳導板。隔膜和傳導板共同地形成電容器。電荷通常被關聯電路放置在電容器上。電容器的電容隨著隔膜與板之間的距離由于隔膜的振動而改變而快速地改變。通常，電容器上的電荷本質上在這些振動期間保持恒定，因此跨電容器的電壓隨著電容改變而改變。改變的電壓可以用來驅動電路，諸如放大器或模數轉換器，MEMS擴音器元件被連接到該放大器或模數轉換器。被連接到電路的MEMS擴音器元件在本文中被稱為“MEMS擴音器系統”或“MEMS系統”。MEMS擴音器管芯常常被電連接到專用集成電路(ASIC)以處理來自擴音器元件的電信號。MEMS擴音器管芯及其相應的ASICF被容納在公共集成電路封裝內以保持擴音器元件與ASIC之間的引線盡可能短，從而避免由長引線引起的寄生電容，因為被耦合到信號線的電容使來自MEMS擴音器元件的信號衰減。當在消費者電子設備及其他背景下使用時，電容器擴音器系統可能經受廣泛變化的聲信號振幅。例如，在有風條件下在室外或在地鐵站中所使用的移動電話使電容器擴音器經受非常大聲的聲信號。在這些情況下，隔膜可能達到其絕對位移極限，并且結果得到的信號因此可能被“箝位”，引起不期望的失真。即使隔膜未達到其絕對位移極限，ASIC或其他處理電路也可能由于可從電源獲得的有限電壓而不能處理來自電容器擴音器元件的電信號中的峰值，并且信號因此可能被箝位。箝位能夠引起信號成分的損失。例如，如果語音信號被箝位，則輸出信號波形變得平坦，并且不再隨人語音而變。2010年12月7日提交的題為“MEMSMicrophonewithProgrammableSensitivity”的美國專利申請號12／962,136(美國專利公開號2011／0142261)和2010年5月20日提交的題為“SwitchableAttenuationCircuitforMEMSMicrophoneSystem”的美國專利申請號12／784,143公開了用于使來自MEMS擴音器的信號衰減的電路。2009年12月15日提交的題為“AmplifierCircuitforCapacitiveTransducers”的美國專利號7,634,096(美國專利公開號2005／0151589)注意到現有技術電容換能系統中的通電問題和耐受高能級聲信號(諸如由門砰地關上或機械振動引起的低頻瞬態信號等)的相關聯的能力缺乏。′096專利公開了一種用于電容換能器的伺服控制偏置電路，其據說改善被耦合到換能器的放大器電路的穩定。伺服控電路據說解決了保持放大器電路的大輸入電阻以使其噪聲性能最優化并提供放大器電路的快速穩定的傳統上競爭要求。RichardS.Bunuen在Journal0ftheAudioEngineeringSociety，1977年5月、25卷、5號、278-283頁中的“ALow-NoiseHigh-OutputCapacitorMicrophoneSystem”描述了被設計成通過包括手動開關來增加最大聲輸入能力以選擇多個可能聲壓級別(SPL)中的一個的電容器擴音器系統。系統內的反饋量是用戶可選擇的。然而，現有技術并未公開或提出用于自動地選擇性地使諸如風震動的不期望信號衰減的任何電路。

技術實現要素：
本發明的實施例提供了一種擴音器系統。該擴音器系統包括換能器、第一電路和第二電路。該換能器包括被配置用于建立根據由換能器接收到的聲信號而改變的電容的可振動結構。第一電路具有被耦合到換能器輸入端以經由輸入端來接收根據換能器的可變電容而變的電信號。第一電路具有輸出端且被配置用于處理接收到的電信號并在輸出端處提供相應的已處理電信號。第二電路被耦合到第一電路的輸入端和在第一電路的輸出端下游的節點。第二電路被配置用于自動地檢測來自下游節點的信號何時滿足預定標準且作為響應而有效地將阻抗耦合到第一電路的輸入端作為響應。該阻抗被配置用于使在第一電路的輸入端處接收到的電信號衰減。所述預定標準可以包括頻率相關標準。該預定標準可以包括振幅相關標準。所述阻抗可以包括電容器。所述預定標準可以包括頻率相關標準。所述阻抗可以包括電容器。電容器包括第一和第二端子。電容器的第一端子可以被耦合到第一電路的輸入端。第二電路可以包括耦合在下游節點與電容器的第二端子之間的濾波器。第二電路可以包括緩沖器。濾波器和緩沖器可以被共同地耦合在下游節點與電容器的第二端子之間，從而從下游節點向電容器的第二端子提供信號的已濾波和已緩沖型式。濾波器可以包括高通濾波器，從而從下游節點向電容器的第二端子提供信號的高通濾波和緩沖型式。濾波器可以包括數字信號處理器。緩沖器可以包括數模轉換器。緩沖器可以被配置用于提供具有大于1的絕對值的增益。阻抗可以包括電阻器。電阻器可以包括開關電容器或開關電容器陣列。第二電路可以被配置用于響應于來自下游節點的信號不滿足預定標準的自動檢測而有效地從第一電路的輸入端去除阻抗。第二電路可以被配置用于在第一電路的輸入端處接收到的電信號的大約過零處有效地將阻抗耦合到第一電路的輸入端。如果來自下游節點的信號包含在預定能量級以上的預定頻率和在預定能量級以上、在預定頻率以下的頻率分量，則可以滿足所述預定標準。如果來自下游節點的信號的預定義帶寬中的總能量超過預定級，則可以滿足預定標準。如果來自下游節點的信號的總能量超過預定級，則可以滿足預定標準。如果來自下游節點的信號包含至少一個具有預定振幅的預定頻率分量，則可以滿足預定標準。該預定標準可以被自動地調整。該預定標準可以是響應于用戶輸入可調整的。換能器可以包括MEMS擴音器。MEMS擴音器、第一電路和第二電路可以被設置在單個集成電路外殼內。擴音器系統還可以包括被耦合到換能器的偏置電路和第三電路。第三電路可以被配置用于響應于根據換能器的可變電容而變的電信號滿足第二預定標準的檢測而自動地生成校正信號。第三電路可以被配置用于向偏置電路施加校正信號，使得校正信號抵消根據換能器的可變電容而變的電信號的不期望部分。MEMS擴音器、偏置電路、第一電路、第二電路和第三電路可以被設置在單個集成電路外殼內。本發明的另一實施例提供了一種用于自動地使來自換能器的電信號衰減的方法。該換能器包括被配置用于建立根據由換能器接收到的聲信號而改變的電容的可振動結構。第一電路具有被耦合到換能器以經由輸入端來接收根據換能器的可變電容而變的電信號的輸入端。第一電路具有輸出端且被配置用于處理接收到的電信號并在輸出端處提供相應的已處理電信號。該方法包括從在第一電路的輸出端下游的節點接收信號并自動地檢測來自下游節點的信號是否滿足預定標準。如果來自下游節點的信號滿足預定標準，則阻抗被自動地有效地耦合到第一電路的輸入端。該阻抗被配置用于使在第一電路的輸入端處接收到的電信號衰減。檢測來自下游節點的信號是否滿足預定標準可以包括自動地檢測來自下游節點的信號是否滿足頻率相關標準。檢測來自下游節點的信號是否滿足預定標準可以包括自動地檢測來自下游節點的信號是否滿足振幅相關標準。有效地耦合阻抗可以包括將電容器耦合到第一電路的輸入端。自動地檢測來自下游節點的信號是否滿足預定標準可以包括對從在第一電路下游的節點接收到的信號進行濾波以生成已濾波信號。有效地將阻抗耦合到第一電路的輸入端可以包括將電容器的第一端子耦合到第一電路的輸入端并向電容器的第二端子施加已濾波信號。自動地檢測來自下游節點的信號是否滿足預定標準可以包括對從在第一電路下游的節點接收到的信號進行濾波和緩沖以生成已濾波緩沖信號。有效地將阻抗耦合到第一電路的輸入端可以包括將電容器的第一端子耦合到第一電路的輸入端并向電容器的第二端子施加已濾波緩沖信號。有效地將阻抗耦合到第一電路的輸入端可以包括有效地將電阻器耦合到第一電路的輸入端。電阻器可以包括開關電容器或開關電容器陣列。如果來自下游節點的信號不滿足預定標準，則可以自動地有效地從第一電路的輸入端去除阻抗。自動地檢測來自下游節點的信號是否滿足預定標準可以包括自動地檢測來自下游節點的信號是否包含預定頻率。自動地檢測來自下游節點的信號是否滿足預定標準可以包括自動地檢測來自下游節點的信號是否包含在預定頻率以下的頻率分量。自動地檢測來自下游節點的信號是否滿足預定標準可以包括自動地檢測來自下游節點的信號是否包含具有至少一個預定振幅的預定頻率分量。該方法還可以包括自動地調整預定標準或響應于用戶輸入而調整預定標準。本發明的另一實施例提供了一種包括換能器、偏置電路、第一電路和第二電路的擴音器系統。換能器包括第一和第二端子和被配置用于建立根據由換能器接收到的聲信號而改變的電容的可振動結構。在第一和第二端子之間可檢測到可變電容。偏置電路被耦合到換能器的第二端子。第一電路具有被耦合到換能器的第一端子以經由輸入端來接收根據換能器的可變電容而變的電信號的輸入端。第一電路具有輸出端且被配置用于處理接收到的電信號并在輸出端處提供相應的已處理電信號。第二電路被配置用于響應于根據換能器的可變電容而變的電信號滿足第二預定標準的檢測而自動地生成校正信號。第二電路還被配置用于向偏置電路施加校正信號，使得校正信號抵消根據換能器的可變電容而變的電信號的不期望部分。第二電路可以包括濾波器和放大器。第二電路可以被配置用于生成校正信號作為根據換能器的可變電容而變的電信號的低通濾波和反相型式。濾波器可以包括數字信號處理器。放大器可以包括數模轉換器。如果來自根據換能器的可變電容而變的信號在預定頻率范圍內包含超過預定量的能量，則可以滿足預定標準。該預定標準可以被自動地調整。該預定標準可以是響應于用戶輸入可調整的。換能器可以包括MEMS擴音器。MEMS擴音器、偏置電路、第一電路和第二電路可以被設置在單個集成電路外殼內。附圖說明通過結合附圖參考特定實施例的以下詳細描述，將更全面地理解本發明，在所述附圖中：圖1是根據現有技術的MEMS擴音器系統的示意性方框圖；圖2是根據由本發明提供的方案的MEMS擴音器系統的示意性方框圖；圖3是根據由本發明提供的另一方案的電容器擴音器系統的示意性方框圖。圖4是根據現有技術的MEMS擴音器的模型的示意性電路圖。圖5是根據本發明的實施例的具有被與之耦合的負反饋電路的MEMS擴音器系統的示意性電路圖。圖6是根據本發明的另一實施例的具有被與之耦合的負反饋電路的MEMS擴音器系統的示意性電路圖。圖7和8是圖6的電路的傳遞函數的圖。圖9是根據本發明的另一實施例的具有被與之耦合的負反饋電路的MEMS擴音器系統的示意性電路圖。圖10和11是圖9的電路的傳遞函數的圖。圖12是根據本發明的實施例的具有被與之耦合的受控衰減阻抗的電容器擴音器的模型的示意性電路圖。圖13是根據本發明的實施例的具有被與之耦合的衰減電容器的電容器擴音器的模型的示意性電路圖。圖14是根據本發明的實施例的具有被耦合到電容器的信號源(在振幅方面與來自MEMS擴音器的信號相當)的MEMS擴音器和衰減電容器的模型的示意性電路器，類似于圖13的電路。圖15是圖14的模型的示意性電路圖，其中，被耦合到電容器的信號在振幅(和相位，如果K<0)方面與MEMS擴音器的信號相當。圖16是根據本發明的實施例的具有無源RC濾波器的自動信號衰減器的示意性電路圖。圖17是根據本發明的實施例的具有不同無源RC濾波器的自動信號衰減器的示意性電路圖。圖18是根據本發明的實施例的具有具有大于1的增益的緩沖器／放大器以及分壓器網絡的自動信號衰減器的示意性電路圖。圖19是根據本發明的實施例的具有用以將衰減電容器的效應放大的放大器的自動信號衰減器的示意性電路圖。圖20是根據本發明的實施例的廣義化自動信號衰減器的示意性電路圖。圖21是根據本發明的實施例的廣義化自動數字信號衰減器的示意性電路圖。圖22是根據本發明的實施例的被實現為高通濾波器的自動信號衰減器的示意性電路圖。圖23是根據本發明的另一實施例的被實現為高通濾波器的自動信號衰減器的示意性電路圖。圖24是圖示出本發明的實施例的操作的流程圖。圖25是根據本發明的實施例的將信號衰減的兩個方案組合的示意性電路圖。圖26是根據本發明的實施例的具有用數字電路替換的多個部件的MEMS擴音器系統的示意性電路圖，類似于圖5的電路。具體實施方式根據本發明的實施例，公開了用于自動地抵消或衰減來自電容器擴音器的信號和／或控制其頻率響應的方法和設備。電容器擴音器的示例包括MEMS擴音器和駐極體電容器擴音器(ECM)。在某些實施例中，不期望的高能量頻率、諸如來自風震動的低頻(諸如在約200Hz以下)在來自電容器擴音器元件的信號到達ASIC或其他處理電路(“后續處理電路”)之前被自動地抵消或衰減。結果，處理電路看到的最大振幅信號是受限的，從而防止使后續處理電路的輸入端過載。剩余(期望)頻率能夠被適當地放大以減少其他后續處理電路上的噪聲負擔。其他應用包括：對電容器擴音器元件的頻率響應進行成形，從而修正電容器擴音器元件或后續電路的非理想頻率響應；擴展電容器擴音器元件或后續電路的有效帶寬；修正電容器擴音器元件的不期望諧振頻率峰值；以及針對特定應用而修整寬頻率響應電容器擴音器元件。例如，可以使得寬帶電容器換能器元件相對而言對諸如20Hz至20kHz的聲頻不敏感，并且僅對諸如在20Hz以上的超聲波進行響應。此種配置避免了用在這種情況下不感興趣的聲頻使后續處理電路過載，或者甚至進行處理。大多數實施例是相對于MEMS擴音器描述的。然而，在大多數情況下可以使用ECM或其他電容器擴音器或聲信號的其他電容器換能器。MEMS擴音器通常要求偏置電路。然而，ECM通常具有永久電荷，并且因此不要求偏置電路，如在本領域中眾所周知的。公開了兩個基本方案。在一個方案中，向電容器擴音器的除擴音器的信號發生端子之外的一個端子施加校正信號。例如，可以向MEMS擴音器元件的端子施加校正信號，通過該端子，電荷被施加于MEMS擴音器元件。修正信號抵消由電容器擴音器元件生成的信號的不期望部分。在其他方案中，阻抗被連接到載送由電容器擴音器元件生成的信號的線路，從而使來自電容器擴音器元件的信號的不期望部分衰減。有效阻抗由校正信號控制。在任一情況下，可以從來自電容器擴音器元件或來自在電容器擴音器元件下游的電路的信號(在本文中共同地稱為“來自電容器擴音器元件的信號”)生成校正信號。該校正信號可以例如通過適當地對來自電容器擴音器元件的信號進行濾波、放大(有或沒有增益)、反相、數字處理和／或其他處理來生成校正信號。然而，針對兩種方案，可以不同地生成校正信號。下面詳細地描述兩個方案。圖1是根據現有技術的MEMS擴音器系統的示意性方框圖；MEMS擴音器元件100的一個端子被連接到ASIC或其他信號處理電路103。電荷泵106被連接到MEMS擴音器元件100的另一端子。電荷泵106包括濾波器109或者經由濾波器109被耦合到MEMS擴音器元件100。濾波器109是由大阻抗(被示為電阻器112)和濾波電容器115實現的。共同地，電荷泵106和濾波器109形成偏置電路118。向電容器擴音器的無信號端子施加校正信號如所述，一個發明性方案涉及到生成校正信號以抵消或衰減來自電容器擴音器元件的信號的不期望部分并向電容器擴音器的無信號端子施加校正信號。在圖2中的示意性方框圖中，使用MEMS擴音器作為非限制性示例概括了這種方案。按照慣例，濾波器109的電容器115和阻抗112的值被選擇成使得濾波角僅為約幾Hz或甚至更低，即小于約1Hz，從而從電荷泵106濾出盡可能多的噪聲。因此，與聲頻下的電阻器112的阻抗相比，電容器115的聲頻下的阻抗是小的。因此，聲頻范圍內的修正AC信號200能夠驅動否則將被接地的電容器115的端子，并且此校正信號在MEMS擴音器元件100的Vbk端子處表現為本質上未衰減或僅被稍微衰減。校正信號本質上被從由MEMS擴音器元件100生成的信號減去。不要求偏置電路的ECM或其他基于電容器的換能器通常具有兩個端子：信號輸出端子和另一端子，輸出信號被針對該另一端子參考。常常地，所述另一端子被接地，至少至AC...