專利名稱：系統晶片式的聲音觸發控制器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種聲音自動控制器，特別是關于一種系統晶片式(system onchip)的聲音觸發控制器(voice trigger controller，VTC)。
背景技術：
在傳統的消費性集成電路產品中，有許多種聲音控制的方法，如開關控制方式、有線遙控方式、無線遙控方式及自動聲音控制方式等。而在聲音控制電路方面，大多使用喇叭(speaker)或是蜂嗚器(buzzer)或是微型麥克風(microphone)等作為觸發源(trigger source)。其后連接多個晶體管(transistor)、電阻(resistor)及電容(capacitance)組成所謂的達靈頓管(Darlington pair)線路。觸發源所產生的微小信號，經由此達靈頓管線路的放大來產生觸發信號(trigger signal，TG)。
圖1和圖2為兩種含傳統使用達靈頓管觸發線路的聲音觸發控制器。圖1為使用蜂嗚器及兩顆晶體管等元件作為達靈頓管觸發線路的聲音觸發控制器。參考圖1，此聲音觸發控制器包括蜂嗚器101、達靈頓管觸發線路、及觸發信號TG，其中的達靈頓管觸發線路是由兩顆晶體管Q1和Q2，以及4個電阻R1-R4組成。圖2為使用喇叭及三顆晶體管等元件作為達靈頓管觸發線路的聲音觸發控制器。參考圖2，此聲音觸發控制器包括喇叭20 1、達靈頓管觸發線路、及觸發信號TG，其中的達靈頓管觸發線路是由三顆晶體管Q1-Q3，三個電容C1-C3，以及5個電阻R1-R5組成。
喇叭可適當的作為收音或放音的觸發源，但蜂嗚器因其作為放音的觸發源的效率很差，故其只適合作為收音的觸發源。故若欲將收音和放音的機制制作于同一系統時，則可設計使用喇叭作為放音的觸發源和使用蜂嗚器作為收音的觸發源。但若考慮到制造成本時，則使用喇叭作為收音及放音的觸發源。
而喇叭的基本工作原理是運用公知的“安培右手定則”或是“佛萊明左手定律”。以喇叭作為放音的觸發源時，將喇叭的兩端加上一個電流，此電流與喇叭內的線圈會因電磁鐵的原理產生一個磁場，而此磁場具有一作用力，可與喇叭本身既有的磁鐵發生“同性相斥，異性相吸”的作用使得喇叭的簿膜發生吸推的工作，而發出聲音。
而以喇叭作為收音的觸發源時，其作用原理則相反，其原理為在喇叭附近產生一個音源，利用此音源的音波使得喇叭的薄膜振動，而有一吸一推的工作(當喇叭沒有工作時其簿膜是停止在某一個點上)，而這一吸一推的工作就使得喇叭的線圈有電流的產生。
而為考量喇叭作為放音器時，不能影響到之前或之后的收音效果，同樣，當喇叭作為收音器，不能影響到之前或之后的放音效果，故必須在喇叭的兩端各加上一個電容來隔離直流效應。
由于喇叭線圈所產生的電流是相當微弱的，故可用達靈頓管線路將其放大，以獲得一個足以推動后級的大電流。但若將上述的達靈頓管線路放到集成電路內部時，則會造成晶片的尺寸大小被撐得很大，如此制造成本就會變得很高。
而現今集成電路均傾向所謂的系統晶片的設計，因此，將聲音觸發控制電路做成系統晶片式的聲音觸發控制器是必要的。
發明內容
本發明克服傳統的達靈頓管觸發線路的缺點。其主要目的是提出一種可制作于集成電路內部的系統晶片式的聲音觸發控制器。此系統晶片式的聲音觸發控制器主要包括一觸發源、一電壓調整器(voltage level regulator)、一放大器(amplifier)和一觸發信號。
根據本發明，觸發源作為感應器之用。電壓調整器可調整感應到的電壓，以作為收放音的選擇。放大器將微弱的收放音電壓差放大成為一個足以推動后級的觸發信號之用。觸發信號以作為推動后級電路的信號源。
本發明的實施方式中，是以一個喇叭作為觸發源，完成放音及收音(聲控)的功能。不需外加的多個晶體管、電阻及電容，僅需一個電阻即可調整增益。如此可減小產品的整體體積，讓電路可被制作在集成電路內部。雖然將電路制作于集成電路內部，會使得集成電路的制造成本增加一點，但因其省略掉一些外加的晶體管、電阻及電容，故整體產品的制造成本反而會下降。
現配合下列附圖和實施方式的說明，將本發明描述為更加清楚。
圖1為使用蜂嗚器及兩顆晶體管等元件作為達靈頓管觸發線路的聲音觸發控制器；圖2為使用喇叭及三顆晶體管等元件作為達靈頓管觸發線路的聲音觸發控制器；圖3為根據本發明的系統晶片式的聲音觸發控制器的方塊示意圖；圖4為根據本發明的系統晶片式的聲音觸發控制器的較佳實施例。
具體實施例方式
圖3為根據本發明的系統晶片式的聲音觸發控制器的方塊示意圖，其包括一觸發源301、一電壓調整器303、一放大器305、一放大器補償點CP和一觸發信號TG。其中，觸發源311至少備有一輸出端309，且放大器305至少備有一輸入端311。觸發源301感應傳遞的音波，并產生一電流，此電流流經一等效負載時，依“歐姆定律”而產生一電壓差。電壓調整器303以一分壓方式來調整感應到的此電壓差。放大器305將調整后的收放音電壓差放大成一個觸發信號TG。此觸發信號TG作為推動后級電路的信號源。
另外，因不同的觸發源有不同的靈敏度，故有調整放大器的增益(gain)的設計。例如可調整放大器補償點CP接腳(pin)上外掛的電阻RX(阻值愈高，增益愈小；阻值愈低，增益愈大)。此補償點可外掛或內含在放大器的內部，其元件可用電阻、或是晶體管、或是電容方式來完成。加此補償點的好處是補償觸發源的靈敏度和放大器的增益根據本發明，觸發源301可以是喇叭、或是蜂嗚器、或是微型麥克風等。電壓調整器303可用電阻分壓方式、或是晶體管分壓方式、或是電容分壓方式做裝置，以調整感應到的電壓，作為收放音的選擇，而其電壓可視其放大器305的工作區來設定，但原則是以不影響觸發源301的正常工作為目標，且在電壓調整器303內可加一些控制開關來做省電及不影響其他電路的工作。放大器305可以是電壓放大器、或是電流放大器、或是差動放大器(differentialamplifier)、或是功率放大器、或是信號放大器，以將微弱的收放音電壓差放大成為一個足以推動后級的觸發信號TC。此觸發信號TG作為推動后級電路的信號源。
圖4是根據本發明的系統晶片式的聲音觸發控制器的一較佳實施例，其中以一個喇叭401作為觸發源，來完成放音及收音的功能。參考圖4，此系統晶片式的聲音觸發控制器包括一個喇叭401，四顆P型場效應晶體管(PMOS)402-405、四個開關(switch)406-409、一差動放大器410、一放大器補償點CP、一外掛電阻RX和一觸發信號TG。其中，喇叭401與差動放大器410間各有二連接端，四顆P型場效應晶體管402-405和四個開關406-409主要作為電壓調整器用。
當音波傳遞至喇叭401時，使喇叭401的薄膜產生振動，進而有一吸一推的工作，這一吸一推的工作會使得喇叭401的線圈(未標示)產生微弱的電流。此電流流經一個等效負載時，就會依“歐姆定律”產生一個小的電壓差。此微弱的電壓差經過差動放大器410，被放大成為一個足以推動后級的觸發信號。
根據本發明，此電路設計中使用場效應晶體管(MOS)分壓的觀念將差動放大器410的兩個輸入端413-414保持在二分之一電壓源(VDD)的位置附近工作。當放音時，此二分之一電壓源的路徑就會被關掉，而不影響放音的音質。當收音時，放音的機制就被關掉，而喇叭的兩端點413-414呈現浮接狀態(floating)，所以此時打開二分之一電壓源的路徑，使得差動放大器410的兩個輸入端413-414能保持在二分之一電壓源的位置附近工作，當喇叭的薄膜有振動時，就有一個觸發信號TG產生。
本實施例中以一個喇叭作為觸發源，即可完成收音及放音的功能。而且，僅需一個電阻即可調整增益。由于省略掉傳統的外加的多個晶體管、電阻及電容，故大幅減少電路的整體體積，如此，電路即可被制作在一片晶片的種體電路內部。
另外，本實施例中可依不同的喇叭的不同的靈敏度，利用調整放大器補償點CP接腳上外掛的電阻RX，而調整放大器的增益，當電阻RX的阻值愈高時，則放大器的增益愈小；反之，阻值愈低時，則放大器的增益愈大。此補償點可外掛或是內含在放大器的內部，可用多種方式來完成，如電阻、晶體管、或是電容，此補償點補償了觸發源的靈敏度和放大器的增益。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，不能限定本發明實施的范圍。凡依本發明所做的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋的范圍內。
權利要求
1.一種系統晶片式的聲音觸發控制器，其特征在于，它包括有一觸發源，感應傳遞的音波，并產生一電流，該電液流經一等效負載時，產生一電壓差；一電壓調整器，以一分壓方式來調整該觸發源威應到的該電壓差；以及一放大器，放大該位率調整器調整后的電壓差，并產生一觸發信號，作為推動后級電路的信號源；其中，該觸發源至少備有一輸出端，且該放大器至少備有一輸入端。
2.如權利要求1所述的系統晶片式的聲音觸發控制器，其特征在于，所述的觸發源是選自喇叭、蜂嗚器以及微型麥克風的其中一種。
3.如權利要求1所述的系統晶片式的聲音觸發控制器，其特征在于，所述的分壓方式是選自電阻分壓方式、晶體管分壓方式以及電容分壓方式的其中一種分壓方式。
4.如權利要求1所述的系統晶片式的聲音觸發控制器，其特征在于，所述的放大器是選自電壓放大器、電流放大器、差動放大器、功率放大器以及信號放大器的其中一種放大器。
5.如權利要求1所述的系統晶片式的聲音觸發控制器，其特征在于，所述的電壓調整器包括數個P型場效應晶體管及數個開關。
6.如權利要求1所述的系統晶片式的聲音觸發控制器，其特征在于，所述的電壓調整器包括數個N型場效應晶體管及數個開關。
7.如權利要求1所述的系統晶片式的聲音觸發控制器，其特征在于，所述的電壓調整器包括數個電阻及數個開關。
8.如權利要求1所述的系統晶片式的聲音觸發控制器，其特征在于，所述的電壓調整器包括數個電容及數個開關。
9.如權利要求1所述的系統晶片式的聲音觸發控制器，其特征在于，所述的電壓調整器包括數個雙載流子接面晶體管及數個開關。
10.如權利要求1所述的系統晶片式的聲音觸發控制器，其特征在于，所述的電壓調整器包括數個接面場效應晶體管及數個開關。
11.如權利要求1所述的系統晶片式的聲音觸發控制器，其特征在于，所述的聲音觸發控制器還包括一補償元件，該補償元件依該觸發源的靈敏度來調整該放大器的增益。
12.如權利要求11所述的系統晶片式的聲音觸發控制器，其特征在于，所述的補償元件還包括一放大器補償點和一電阻。
13.如權利要求11所述的系統晶片式的聲音觸發控制器，其特征在于，所述的補償元件是內含在該放大器的內部。
14.如權利要求11所述的系統晶片式的聲音觸發控制器，其特征在于，所述的該補償元件是在該放大器的外部。
全文摘要
本發明涉及一種系統晶片式的聲音觸發控制器，此控制器主要包括一個觸發源作為感應器，一電壓調整器調整感應到的電壓作為收放音的選擇，一放大器將微弱的收放音電壓差放大成為一個足以推動后級的觸發信號，以及一觸發信號作為推動后級電路的信號源。此聲音觸發控制器只需一觸發源即可完成收放音的聲控功能，且不需外加多個晶體管、電阻及電容，只需一個電阻即可調整放大器的增益。此控制器大幅減小電路的整體體積，而可制作在一片晶片的集成電路內部，并且減少產品的制造成本。
文檔編號H03K17/94GK1508970SQ0215717
公開日2004年6月30日 申請日期2002年12月16日 優先權日2002年12月16日
發明者嚴敏男 申請人:佑華微電子股份有限公司