DE60203999T2 - Mikrofoneinheit mit internem a/d-umsetzer - Google Patents

Mikrofoneinheit mit internem a/d-umsetzer Download PDF

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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00—Electrostatic transducers
    • H04R19/04—Microphones

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft eine Mikrofonanordnung und insbesondere eine Mikrofonanordnung mit einem Wandler, einem Vorverstärker, einer Filtereinrichtung und einem Analog-Digital-(A/D-)Umsetzer im Gehäuse der Mikrofonanordnung.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Derzeit wandelt eine in tragbaren Telefonen (z.B. Mobil- oder Funktelefonen) verwendete typische Mikrofonanordnung akustische Signale in analoge Tonsignale um, die von der Mikrofonanordnung über eine Signalleitung zu einem externen A/D-Umsetzer zur Digitalisierung übertragen werden. Auf ihrem Weg von der Mikrofonanordnung zum A/D-Umsetzer sind die analogen Tonsignale aber für elektromagnetische Interferenz (EMI) anfällig, die durch das Vorhandensein von Hochfrequenzsignalen (normalerweise rund 1 bis 2 GHz) hervorgerufen wird.
  • Zum besseren Schutz vor EMI kann der A/D-Umsetzer innerhalb eines elektrisch abgeschirmten Mikrofongehäuses positioniert sein, in dem auch der Mikrofonwandler untergebracht ist. Dadurch kann für hohe Tonqualität ohne Störrauschen gesorgt sein. Für solche Lösungen kann ein A/D-Umsetzer von Sigma-Delta-Typ gewählt werden.
  • Die US-A-5796848 offenbart eine digitale Hörhilfe mit einem Mikrofon. Um EMI zu vermeiden, ist ein A/D-Umsetzer im Mikrofongehäuse positioniert, wodurch der A/D-Umsetzer gegen EMI abgeschirmt ist. In der US-A-5796848 ist gezeigt, daß der A/D-Umsetzer ein Sigma-Delta-Umsetzer sein kann.
  • Trotz überlegenen EMI-Schutzes zeigen aber Mikrofonanordnungen mit integrierten Sigma-Delta-Umsetzern unter bestimmten Betriebsbedingungen eine Tonqualität, die unter schweren Artefakten leidet. Unter bestimmten Bedingungen kann der Sigma-Delta-Umsetzer deutlich hörbare Tonkomponenten be wirken, die mit dem beabsichtigten Tonsignal nicht korrelieren.
  • Damit der Sigma-Delta-Umsetzer für Mikrofonanordnungen zu verwenden ist, die für hohe Tonqualität erfordernde Anwendungen geeignet sind, muß daher dieses Tonproblem gelöst werden. Eine solche Mikrofonanordnung bereitzustellen läßt sich als Aufgabe der Erfindung betrachten.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Dieser Aufgabe widmet sich ein erster Aspekt der Erfindung durch Bereitstellung einer Mikrofonanordnung mit
    einem Mikrofonanordnungsgehäuse mit einer Schalleinlaßöffnung,
    einem Wandler zum Empfangen von Schallwellen durch die Schalleinlaßöffnung und zum Umwandeln empfangener Schallwellen in analoge Tonsignale, wobei der Wandler im Mikrofonanordnungsgehäuse positioniert ist,
    einer elektronischen Schaltung, die im Mikrofonanordnungsgehäuse positioniert ist, wobei die elektronische Schaltung einen Signalweg aufweist, der durch eine Kaskade aus folgendem gebildet ist:
    einem Vorverstärker zum Verstärken analoger Tonsignale vom Wandler, und
    einem Sigma-Delta-Modulator zum Bereitstellen digitaler Tonsignale,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrofonanordnung ferner eine Filtereinrichtung im Signalweg zwischen dem Vorverstärker und dem Sigma-Delta-Modulator aufweist.
  • Hörbare Störtonerscheinungen können leicht in einem Sigma-Delta-Umsetzer auftreten, der einem Eingangssignal mit bestimmten, unerwünschten Gleichspannungs-Offsets oder Komponenten ausgesetzt ist, die sich langsam ändern. Eine wirksame Möglichkeit zur Beseitigung dieses Problems ist, solche Gleichspannungs- oder langsam variierende Komponenten im Signal am Eingang des Sigma-Delta-Umsetzers zu vermeiden.
  • In der Erfindung wird das Störtonproblem durch eine Filtereinrichtung im Signalweg zwischen dem Vorverstärker und dem Sigma-Delta-Umsetzer gelöst. Gleichspannungs- oder langsam variierende Komponenten im Signal vom Vorverstärker kön nen durch die Filtereinrichtung entfernt oder gedämpft werden, was solche Komponenten am Eingang des Sigma-Delta-Umsetzers vermeidet. Vorzugsweise verfügt die Filtereinrichtung über ein Hochpaßfilter, das als reines Hochpaßfilter realisiert ist, oder alternativ ein Bandpaßfilter, das als Hochpaßfilter und Tiefpaßfilter in Kombination realisiert ist.
  • Zum Schutz vor EMI kann das Mikrofonanordnungsgehäuse ein metallisches Gehäuse oder ein Gehäuse sein, das eine metallische Beschichtung oder metallische Schicht trägt, um einen Faradayschen Käfig zu bilden.
  • Zusätzlich kann die Mikrofonanordnung einen zweiten Verstärker zwischen der Filtereinrichtung und dem Sigma-Delta-Modulator aufweisen, um die gefilterten analogen Tonsignale zu verstärken.
  • Um Platz zu sparen, Kosten zu senken und die EMI-Einwirkung auf den analogen Signalweg zu minimieren, sind der Vorverstärker und der Sigma-Delta-Modulator vorzugsweise auf einem Chip integriert, um eine integrierte Schaltung zu bilden. Ein solcher Chip kann monolithisch realisiert sein, um eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) zu bilden. Weist die Mikrofonanordnung auch ein Hochpaßfilter auf, können der Vorverstärker, der Sigma-Delta-Modulator und mindestens ein Teil des Hochpaßfilters vorteilhaft auf dem selben Chip integriert sein, um eine monolithische integrierte Schaltung zu bilden. Normalerweise weist das Hochpaßfilter einen Widerstand und einen Kondensator auf, die in alleiniger Kombination oder in Kombination mit anderen Komponenten das Hochpaßfilter bilden. Das Kondensatorteil eines solchen Hochpaßfilters kann vom Widerstandsteil vorteilhaft körperlich getrennt sein. Der zweite Verstärker kann auch Teil der integrierten Schaltung bilden, die ferner den Vorverstärker, die Filtereinrichtung und den Sigma-Delta-Modulator aufweist. Beispielsweise kann der zweite Verstärker als Puffer oder Differenzumsetzer, z. B. Single-Entity-Differenzumsetzer, realisiert sein.
  • Alternativ können der Vorverstärker, der Sigma-Delta-Modulator und mindestens ein Teil des Hochpaßfilters auf ge trennten Chips realisiert sein, um getrennte elektronische Schaltungen zu bilden.
  • Normalerweise weist der Wandler eine flexible Membran mit einer Druckausgleichsöffnung auf, die die Membran durchdringt. Diese Druckausgleichsöffnung hat solche Maße, daß Frequenzen in den analogen Tonsignalen unter einem vorbestimmten Frequenzwert unterdrückt werden. Durch Verkleinern der Druckausgleichsöffnung sinkt allgemein gesagt die Grenzfrequenz des akustischen Hochpaßfilters. Bei einer geringeren Grenzfrequenz des akustischen Hochpaßfilters kann das elektronische Hochpaßfilter mit einem kleineren Kondensator gestaltet sein, ohne das Gesamtrauschen vom Mikrofon zu erhöhen. Dieser konstruktive Ansatz ist auf dem Gebiet von Hörhilfen von besonderer Bedeutung, wo Platzfragen in Hörgeräten zu den wichtigsten Gestaltungsparametern zählen.
  • Ferner kann die Mikrofonanordnung ein digitales Filter aufweisen, das mit dem Ausgangsanschluß des Sigma-Delta-Modulators verbunden ist. Vorzugsweise ist das digitale Filter ein digitales Dezimationstiefpaßfilter, das Teil der integrierten Schaltung bildet.
  • Weiterhin kann die Mikrofonanordnung ein Tiefpaßfilter zwischen dem Vorverstärker und dem Analog-Digital-Umsetzer aufweisen, um verstärkte analoge Tonsignale im Tiefpaß zu filtern und Aliasing im Abtastverfahren zu vermeiden. Vorzugsweise ist der Wandler ein Silicium-(Si-)basierter Wandler mit einer Si-Gegenelektrode, die benachbart und im wesentlichen parallel zur o. g. flexiblen Membran angeordnet ist, die vorzugsweise aus Si gefertigt ist. Die Si-Membran und die Si-Gegenelektrode können in Kombination einen Kondensator bilden, um ein Kondensatormikrofon zu bilden.
  • In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine tragbare Einheit mit
    einer Mikrofonanordnung nach dem ersten Aspekt der Erfindung, wobei die Mikrofonanordnung mit einer digitalen Signalverarbeitungseinrichtung (z. B. einem Digitalsignalprozessor – DSP) zur weiteren Signalverarbeitung verbunden ist.
  • Da die Signalverarbeitung außerhalb der Mikrofonanordnung rein digital ist, wird der zur weiteren Signalverarbeitung verwendete DSP als reiner DSP bezeichnet.
  • Die tragbare Einheit kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Hörhilfen, assistierenden Hörvorrichtungen, mobilen Aufzeichnungseinheiten, z. B. MP3-Playern; und Mobilkommunikationseinheiten, z. B. Mobil- oder Funktelefonen, besteht.
  • Die erfindungsgemäße Kombination aus dem Mikrofon mit einem internen A/D-Umsetzer und optional einem reinen DSP überwindet mehrere o. g. Nachteile im Zusammenhang mit bekannten Systemen, in denen DSPs analoge Verarbeitungsfähigkeit haben. Durch Mikrofone mit digitaler Ausgabe, die aus dem Mikrofongehäuse übertragen wird, fördern die erfindungsgemäßen Mikrofone die Austauschbarkeit, was den leichten Austausch einer Mikrofonanordnung gegen eine andere ermöglicht. Alle Einstellungen, die möglicherweise erforderlich sind, können völlig softwaregesteuert sein.
  • Zusätzlich vereinfacht der Gebrauch eines reinen DSP die Gestaltung eines Mobiltelefons und senkt die Herstellungskosten, da reine DSPs billiger herzustellen sind, vergleicht man sie mit DSPs, die auch analoge Schaltungsaufbauten enthalten.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Diese und weitere Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden näheren Beschreibung und anhand der beigefügten Zeichnungen hervor. Es zeigen:
  • 1 eine Funktionsdarstellung einer Mikrofonanordnung gemäß einem spezifischen Aspekt der Erfindung und einen reinen DSP, und
  • 2 eine Funktionsdarstellung einer Mikrofonanordnung/eines DSP gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung und in rein digitaler Ausführung.
  • Während die Erfindung für verschiedene Abwandlungen und alternative Formen geeignet ist, sind spezifische Ausführungsformen in den Zeichnungen exemplarisch dargestellt und hierin näher beschrieben. Gleichwohl sollte klar sein, daß die Erfindung nicht auf die speziellen offenbarten Formen beschränkt sein soll. Statt dessen soll die Erfindung alle Ab wandlungen, Äquivalente und Alternativen erfassen, die dem Grundgedanken und Schutzumfang der Erfindung gemäß den beigefügten Ansprüchen entsprechen.
  • BESCHREIBUNG VERANSCHAULICHENDER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Ein erstes Beispiel für die Verwendung der Mikrofonanordnung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Mobiltelefon. Allgemein verfügt ein Mobiltelefon über eine Mikrofonanordnung, einen reinen Digitalsignalprozessor (reinen DSP), eine Lautsprecheranordnung, eine HF-Empfängereinheit, eine HF-Sendereinheit und eine Antenne. Die Mikrofonanordnung weist ein Mikrofonanordnungsgehäuse auf, in dem ein Wandler, eine elektronische Schaltung mit einem Vorverstärker, einer Filtereinrichtung und einem Analog-Digital-(A/D)Umsetzer mit einem Sigma-Delta-Umsetzer untergebracht sind, der die analogen Tonsignale in einen seriellen digitalen Bitstrom umsetzt. Neben struktureller Integrität für die gesamte Mikrofonanordnung sorgt das Mikrofonanordnungsgehäuse für Abschirmung oder Schutz des Wandlers, des Mikrofonvorverstärkers, der Filtereinrichtung und des A/D-Umsetzers vor unerwünschter hochfrequenter EMI. Vorzugsweise besteht das Mikrofonanordnungsgehäuse aus einem elektrisch leitenden Material, z. B. Stahl oder Aluminium, oder aus metallisierten nichtleitenden Materialien, z. B. mit Metallteilchen beschichteten Kunststoffen.
  • Schallenergie wird über einen Schalleinlaß durch den Wandler empfangen. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Wandler eine Elektretanordnung auf, die über eine flexible Membran verfügt, die sich als Reaktion auf die Einwirkung von Schallenergie bewegt. Die Bewegung der flexiblen Membran führt zu einem elektrischen Signal, wodurch der Wandler die Schallenergie in elektrische Energie umwandelt. Diese elektrische Energie wird als analoge Tonsignale zum Mikrofonvorverstärker geführt, der die analogen Tonsignale auf einen geeigneten Pegel für die Filtereinrichtung und den A/D-Umsetzer verstärkt. Der Vorverstärker kann mehr als eine Verstärkungsstufe aufweisen. Der A/D-Umsetzer setzt die analogen Tonsignale in digitale Ausgangssignale um.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist der A/D-Umsetzer als Sigma-Delta-Modulator realisiert, der die analogen Tonsignale in einen seriellen digitalen Bitstrom umsetzt. Alternativ kann der A/D-Umsetzer z. B. ein Parallel- oder Pipeline-Umsetzer, ein Umsetzer mit schrittweiser Annäherung oder jeder andere geeignete A/D-Umsetzer sein. Der serielle digitale Bitstrom kann auf einer Leitung zu einem reinen DSP zur weiteren Verarbeitung übertragen werden. Der reine DSP enthält keine analogen Schaltungsaufbauten und verarbeitet keine analogen Signale. Statt dessen enthält der reine DSP nur digitale Schaltungsaufbauten (Schaltungsaufbauten, die nur zur Verarbeitung digitaler Signale geeignet sind) und verarbeitet nur digitale Signale. Dadurch haben die Eingangssignale auf den Leitungen zum reinen DSP und die Ausgangssignale auf den Leitungen vom reinen DSP nur ein digitales Format.
  • Der reine DSP verarbeitet die digitalen Ausgangssignale von der Leitung vom A/D-Umsetzer und liefert digitale Signale zur Übertragung auf der Leitung zur HF-Sendereinheit. Die HF-Sendereinheit wandelt die digitalen Signale zum Senden in HF-Signale um, die durch die Antenne gesendet werden. Ähnlich führt die Antenne HF-Signale zur HF-Empfängereinheit, die digitale Empfangssignale auf der Leitung zum reinen DSP bereitstellt. Der reine DSP verarbeitet die digitalen Empfangssignale und liefert digitale Tonausgangssignale auf der Leitung zur Lautsprecheranordnung. Die digitalen Tonausgangssignale auf der Leitung zur Lautsprecheranordnung können PDM- oder PWM-codierte Signale sein. Die Lautsprecheranordnung wandelt die digitalen Tonausgangssignale in akustische Signale um, die der Bediener hört.
  • Das Mobiltelefon ist nicht die einzige Vorrichtung, in der die Erfindung arbeiten kann. Das Mobiltelefon wurde nur zur Veranschaulichung ausgewählt, und die Erfindung erwägt neben Mobiltelefonen zahlreiche andere Vorrichtungen. Zu Beispielen für andere Vorrichtungen zählen u. a. tragbare Telefone, tragbare Ton- oder Bildaufzeichnungssysteme, Hörhilfen, Notepads (Personal Digital Assistants), tragbare Mikrofone (drahtgebunden oder drahtlos) und jede andere Vorrichtung, die ein Mikrofon benötigt, das in der Größe miniaturisiert ist und eine rohe oder formatierte digitale Tonausgabe erfordert.
  • In 1 weist eine spezifische erfindungsgemäße Mikrofonanordnung 103 ein Hochpaßfilter 109 auf, das zwischen einem Mikrofonvorverstärker 110 und einem A/D-Umsetzer 112 verbunden ist, der ein Sigma-Delta-Modulator ist. Das Hochpaßfilter 109 blockiert Gleichspannung oder dämpft langsam variierende Komponenten in den Signalen zwischen dem Mikrofonvorverstärker 110 und dem A/D-Umsetzer 112. Außerdem reduziert das Hochpaßfilter 109 den Gesamtrauschpegel in der Mikrofonanordnung 103 durch Ausfiltern tiefer Frequenzen. Ein zusätzlicher Verstärker (nicht gezeigt) kann zwischen dem Hochpaßfilter 109 und dem A/D-Umsetzer 112 verbunden sein. Dieser zusätzliche Verstärker kann ein Puffer oder ein Differenzumsetzer sein, z. B. ein Single-Entity-Differenzumsetzer.
  • Ein Tiefpaßfilter (nicht gezeigt) kann zwischen dem Vorverstärker 110 und dem A/D-Umsetzer 112 verbunden sein. Dieses Filter verhindert unerwünschte Aliasing-Effekte durch Begrenzen des Frequenzgehalts der Signale, bevor sie zum A/D-Umsetzer 112 geführt werden. Das Hochpaßfilter 109 und das Tiefpaßfilter sind vorzugsweise in den Mikrofonvorverstärker 110 eingebaut, obwohl als Alternative das Hochpaßfilter 109 und das Tiefpaßfilter vom Mikrofonvorverstärker 110 optional getrennt sein können. Die digitalen Ausgangssignale auf einer Leitung 120 sind Rohsignale in dem Sinn, daß sie nicht nach einem Standard-Audioformat formatiert wurden. Die rohen digitalen Ausgangssignale auf der Leitung 120 werden zu einem reinen DSP 114 zur weiteren digitalen Verarbeitung übertragen. Die Formatierung der digitalen Ausgangssignale wird später diskutiert.
  • Normalerweise weist das Hochpaßfilter 109 einen Kondensator und einen Widerstand auf. Der Filtereffekt des Hochpaßfilters ist durch Auswählen eines Kondensator- und Widerstandswerts auf solche Weise minimiert, daß τ möglichst groß wird oder anders gesagt eine sehr niedrige Grenzfrequenz des Hochpaßfilters gewährleistet ist. Ferner ist wesentlich, das Rauschen vom Hochpaßfilter selbst zu minimieren. Erreichen läßt sich dies durch Auswählen einer großen Kapazität (z. B. 8 μF), da das elektronische Rauschen vom Kondensator durch kT/C gegeben ist, wobei C die Kapazität, T die Temperatur und k die Plancksche Konstante ist. Klar ist, daß das elektronische Rauschen vom Kondensator mit kleinerer Kapazität zunimmt.
  • Die Kennwerte des Hochpaßfilters 109 können unter Berücksichtigung der Konstruktion des Wandlers gestaltet sein, der die akustischen Signale empfängt. Beispielsweise kann durch Einarbeiten einer kleinen Druckausgleichsöffnung in der flexiblen Membran des Wandlers die Grenzfrequenz des akustischen Hochpaßfilters auf z. B. 50 Hz gesenkt werden. Bei einer so geringen Grenzfrequenz kann das Hochpaßfilter mit einem kleineren Kondensator gestaltet sein, ohne das Gesamtrauschen vom Mikrofon zu erhöhen. Gleichwohl ist es immer noch notwendig, Frequenzen unter 200 Hz elektronisch zu entfernen, um Überlastung des Mikrofons zu vermeiden. Aus diesem Grund ist das Hochpaßfilter 109 normalerweise mit einer Grenzfrequenz von rund 200 Hz gestaltet. Auf diesem Weg wird das akustische Rauschen vom Mikrofon minimiert. Aus dem akustischen Hochpaßfilter austretendes Rauschen kann durch das Hochpaßfilter 109 ausgefiltert werden. Durch elektronisches Entfernen der niedrigeren Frequenzen mit dem Hochpaßfilter 109 ergibt sich ein geringeres Gesamtrauschen und eine bessere Anpassung der niedrigen Grenzfrequenz.
  • Das unmittelbare Ergebnis, das mit dem o. g. konstruktiven Ansatz erreicht wird, besteht darin, daß die körperlichen Maße des Kondensators erheblich verringert werden können, was auch bedeutet, daß sich die Gesamtgröße der Mikrofonanordnung verkleinern läßt. Die Größenfrage ist auf dem Gebiet von Hörhilfen von besonderer Bedeutung.
  • Eine alternative Mikrofonanordnung verfügt über ein Mikrofongehäuse mit einem Wandler, einem Mikrofonvorverstärker, einem A/D-Umsetzer und einem digitalen Filter gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Vorzugsweise ist der A/D-Umsetzer ein Sigma-Delta-Modulator, und der Mikrofonvorverstärker kann ein Hochpaßfilter und/oder ein Tiefpaßfilter aufweisen, was in Verbindung mit der in 1 beschriebenen Ausführungsform diskutiert wurde. Das digitale Filter ent fernt das hochfrequente Rauschen aus dem digitalen Bitstrom. Beispielsweise ist das digitale Filter vorzugsweise ein digitales Dezimationstiefpaßfilter, das Außerband-Quantisierungsrauschen entfernt. In einer Ausführungsform liegt das digitale Filter im Mikrofongehäuse, wobei aber ausdrücklich erwogen ist, daß das digitale Filter in einem reinen DSP außerhalb des Mikrofongehäuses eingebaut sein kann. Ob das digitale Filter im A/D-Umsetzer oder im reinen DSP eingebaut ist, hängt z. B. von Größenbeschränkungen ab.
  • Eine Mikrofonanordnung mit einer Formatierungsschaltung, die zwischen einem A/D-Umsetzer und einem reinen DSP verbunden ist, entspricht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Die Formatierungsschaltung formatiert die Signale vom A/D-Umsetzer nach einem digitalen Audiostandard, z. B. S/PDIF, AES/EBU, I²S oder jedem anderen geeigneten digitalen Audiostandard. Alternativ kann das Formatieren durch den reinen DSP durchgeführt werden. Vorzugsweise ist die Formatierungsschaltung in den A/D-Umsetzer in einem Mikrofongehäuse eingebaut und kann ferner ein digitales Filter wie das in Verbindung mit 1 beschriebene aufweisen. Der Vorverstärker kann ein Hochpaßfilter und/oder ein Tiefpaßfilter wie die in der Beschreibung anhand von 1 aufweisen. Die formatierten digitalen Ausgangssignale können auf einer Leitung zum reinen DSP zur weiteren Verarbeitung übertragen werden oder können, weil die digitalen Ausgangssignale nach einem digitalen Audiostandard formatiert sind, in eine Vorrichtung eingegeben oder direkt darin eingebaut werden, die einem solchen digitalen Audiostandard entspricht, z. B. eine tragbare Ton- oder Bildvorrichtung.
  • Schließlich zeigt 2 eine Mikrofonanordnung 203 mit einer integrierten Schaltung (IC) 205, die zwischen einem Wandler 208 und einem reinen DSP 214 verbunden ist. Die IC 205 liegt in einem Mikrofonanordnungsgehäuse 204 und weist einen Mikrofonvorverstärker 210 und einen A/D-Umsetzer 212 auf, der vorzugsweise ein Sigma-Delta-Modulator ist. Ferner weist die IC 205 das Hochpaßfilter 109 oder das Tiefpaßfilter auf, die in 1 beschrieben sind. Optional verfügt sie ferner über den zusätzlichen Verstärker gemäß 1, ein di gitales Filter oder eine Formatierungsschaltung. Größenbeschränkungen des Mikrofons können diktieren, wieviele zusätzliche Komponenten in der IC 205 eingebaut sind. Die analogen Tonsignale vom Wandler 208 werden zur IC 205 geführt, die rohe oder formatierte digitale Ausgangssignale auf einer Leitung 220 zum reinen DSP 214 ausgibt.
  • Während die Mikrofonanordnungen 103 und 203 von 1 und 2 in Verbindung mit einem reinen DSP beschrieben wurden, kann jede Anordnung mit einem nicht reinen DSP verwendet werden, der auch analoge Fähigkeiten hat.
  • Während die Erfindung anhand einer oder mehrerer spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, daß viele Änderungen an ihr vorgenommen werden können, ohne vom Grundgedanken und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Jede dieser Ausführungsformen und naheliegenden Varianten gilt als zum Grundgedanken und Schutzumfang der beanspruchten Erfindung gehörig, der in den nachfolgenden Ansprüchen dargelegt ist.

Claims (16)

  1. Mikrofonanordnung (103) mit einem Mikrofonanordnungsgehäuse (104) mit einer Schalleinlaßöffnung (106), einem Wandler (108) zum Empfangen von Schallwellen durch die Schalleinlaßöffnung (106) und zum Umwandeln empfangener Schallwellen in analoge Tonsignale, wobei der Wandler (108) im Mikrofonanordnungsgehäuse (104) positioniert ist, einer elektronischen Schaltung, die im Mikrofonanordnungsgehäuse (104) positioniert ist, wobei die elektronische Schaltung einen Signalweg aufweist, der durch eine Kaskade aus folgendem gebildet ist: einem Vorverstärker (110) zum Verstärken analoger Tonsignale vom Wandler (108), und einem Sigma-Delta-Modulator (112) zum Bereitstellen digitaler Tonsignale, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrofonanordnung (103) ferner eine Filtereinrichtung (109) im Signalweg zwischen dem Vorverstärker (110) und dem Sigma-Delta-Modulator (112) aufweist.
  2. Mikrofonanordnung (103) nach Anspruch 1, wobei die Filtereinrichtung (109) im Signalweg verhindert, daß niederfrequente Komponenten den Sigma-Delta-Modulator (112) erreichen.
  3. Mikrofonanordnung (103) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Filtereinrichtung ein Hochpaßfilter (109) ist.
  4. Mikrofonanordnung (103) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Filtereinrichtung ein Bandpaßfilter ist.
  5. Mikrofonanordnung (103) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner mit einem Verstärker im Signalweg zwischen der Filtereinrichtung (109) und dem Sigma-Delta-Modulator (112), um die gefilterten analogen Tonsignale zu verstärken.
  6. Mikrofonanordnung (103) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Vorverstärker (110) und der Sigma-Delta-Modulator (112) auf einem Chip integriert sind, um eine monolithische integrierte Schaltung zu bilden.
  7. Mikrofonanordnung (103) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Vorverstärker (110), der Sigma-Delta-Modulator (112) und mindestens ein Teil der Filtereinrichtung (109) auf einem Chip integriert sind, um eine monolithische integrierte Schaltung zu bilden.
  8. Mikrofonanordnung (103) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Vorverstärker (110), der Sigma-Delta-Modulator (112) und mindestens ein Teil der Filtereinrichtung (109) auf getrennten Chips implementiert sind, um getrennte elektronische Schaltungen zu bilden.
  9. Mikrofonanordnung (103) nach Anspruch 5, wobei der Verstärker Teil einer monolithischen integrierten Schaltung bildet, die ferner den Vorverstärker (110), mindestens ein Teil der Filtereinrichtung (109) und den Sigma-Delta-Modulator (112) aufweist.
  10. Mikrofonanordnung (103) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Wandler (108) eine flexible Membran mit einer Druckausgleichsöffnung aufweist, die die Membran durchdringt.
  11. Mikrofonanordnung (103) nach Anspruch 10, wobei die Druckausgleichsöffnung solche Abmessungen hat, daß Frequenzen in den analogen Tonsignalen unterhalb eines vorbestimmten Frequenzwerts unterdrückt werden.
  12. Mikrofonanordnung (103) nach Anspruch 6 oder 7, ferner mit einem digitalen Filter zum Empfangen von Daten vom Sigma-Delta-Modulator (112), wobei das digitale Filter Teil der monolithischen integrierten Schaltung bildet.
  13. Mikrofonanordnung (103) nach Anspruch 12, wobei das digitale Filter ein digitales Dezimationstiefpaßfilter ist.
  14. Mikrofonanordnung (103) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Wandler ein Wandler auf Si-Basis ist.
  15. Tragbare Einheit mit: einer Mikrofonanordnung (103) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Mikrofonanordnung (103) mit einem reinen Digitalsignalprozessor (114) zur weiteren Signalverarbeitung verbunden ist.
  16. Tragbare Einheit nach Anspruch 15, wobei die tragbare Einheit aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Hörhilfen, assistierenden Abhörvorrichtungen, mobilen Aufzeichnungseinheiten, z. B. MP3-Playern; und Mobilkommunikationseinheiten, z. B. Mobil- oder Funktelefonen, besteht.
DE60203999T 2001-02-02 2002-02-01 Mikrofoneinheit mit internem a/d-umsetzer Expired - Lifetime DE60203999T2 (de)

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