系统晶片式的声音触发控制器 【技术领域】
本发明涉及一种声音自动控制器，特别是关于一种系统晶片式(system onchip)的声音触发控制器(voice trigger controller，VTC)。
背景技术
在传统的消费性集成电路产品中，有许多种声音控制的方法，如：开关控制方式、有线遥控方式、无线遥控方式及自动声音控制方式等。而在声音控制电路方面，大多使用喇叭(speaker)或是蜂呜器(buzzer)或是微型麦克风(microphone)等作为触发源(trigger source)。其后连接多个晶体管(transistor)、电阻(resistor)及电容(capacitance)组成所谓的达灵顿管(Darlington pair)线路。触发源所产生的微小信号，经由此达灵顿管线路的放大来产生触发信号(trigger signal，TG)。
图1和图2为两种含传统使用达灵顿管触发线路的声音触发控制器。图1为使用蜂呜器及两颗晶体管等元件作为达灵顿管触发线路的声音触发控制器。参考图1，此声音触发控制器包括蜂呜器101、达灵顿管触发线路、及触发信号TG，其中的达灵顿管触发线路是由两颗晶体管Q1和Q2，以及4个电阻R1-R4组成。图2为使用喇叭及三颗晶体管等元件作为达灵顿管触发线路的声音触发控制器。参考图2，此声音触发控制器包括喇叭20 1、达灵顿管触发线路、及触发信号TG，其中的达灵顿管触发线路是由三颗晶体管Q1-Q3，三个电容C1-C3，以及5个电阻R1-R5组成。
喇叭可适当的作为收音或放音的触发源，但蜂呜器因其作为放音的触发源的效率很差，故其只适合作为收音的触发源。故若欲将收音和放音的机制制作于同一系统时，则可设计使用喇叭作为放音的触发源和使用蜂呜器作为收音的触发源。但若考虑到制造成本时，则使用喇叭作为收音及放音的触发源。
而喇叭地基本工作原理是运用公知的“安培右手定则”或是“佛莱明左手定律”。以喇叭作为放音的触发源时，将喇叭的两端加上一个电流，此电流与喇叭内的线圈会因电磁铁的原理产生一个磁场，而此磁场具有一作用力，可与喇叭本身既有的磁铁发生“同性相斥，异性相吸”的作用使得喇叭的簿膜发生吸推的工作，而发出声音。
而以喇叭作为收音的触发源时，其作用原理则相反，其原理为在喇叭附近产生一个音源，利用此音源的音波使得喇叭的薄膜振动，而有一吸一推的工作(当喇叭没有工作时其簿膜是停止在某一个点上)，而这一吸一推的工作就使得喇叭的线圈有电流的产生。
而为考量喇叭作为放音器时，不能影响到之前或之后的收音效果，同样，当喇叭作为收音器，不能影响到之前或之后的放音效果，故必须在喇叭的两端各加上一个电容来隔离直流效应。
由于喇叭线圈所产生的电流是相当微弱的，故可用达灵顿管线路将其放大，以获得一个足以推动后级的大电流。但若将上述的达灵顿管线路放到集成电路内部时，则会造成晶片的尺寸大小被撑得很大，如此制造成本就会变得很高。
而现今集成电路均倾向所谓的系统晶片的设计，因此，将声音触发控制电路做成系统晶片式的声音触发控制器是必要的。
【发明内容】
本发明克服传统的达灵顿管触发线路的缺点。其主要目的是提出一种可制作于集成电路内部的系统晶片式的声音触发控制器。此系统晶片式的声音触发控制器主要包括一触发源、一电压调整器(voltage level regulator)、一放大器(amplifier)和一触发信号。
根据本发明，触发源作为感应器之用。电压调整器可调整感应到的电压，以作为收放音的选择。放大器将微弱的收放音电压差放大成为一个足以推动后级的触发信号之用。触发信号以作为推动后级电路的信号源。
本发明的实施方式中，是以一个喇叭作为触发源，完成放音及收音(声控)的功能。不需外加的多个晶体管、电阻及电容，仅需一个电阻即可调整增益。如此可减小产品的整体体积，让电路可被制作在集成电路内部。虽然将电路制作于集成电路内部，会使得集成电路的制造成本增加一点，但因其省略掉一些外加的晶体管、电阻及电容，故整体产品的制造成本反而会下降。
【附图说明】
现配合下列附图和实施方式的说明，将本发明描述为更加清楚。
图1为使用蜂呜器及两颗晶体管等元件作为达灵顿管触发线路的声音触发控制器；
图2为使用喇叭及三颗晶体管等元件作为达灵顿管触发线路的声音触发控制器；
图3为根据本发明的系统晶片式的声音触发控制器的方块示意图；
图4为根据本发明的系统晶片式的声音触发控制器的较佳实施例。
【具体实施方式】
图3为根据本发明的系统晶片式的声音触发控制器的方块示意图，其包括一触发源301、一电压调整器303、一放大器305、一放大器补偿点CP和一触发信号TG。其中，触发源311至少备有一输出端309，且放大器305至少备有一输入端311。触发源301感应传递的音波，并产生一电流，此电流流经一等效负载时，依“欧姆定律”而产生一电压差。电压调整器303以一分压方式来调整感应到的此电压差。放大器305将调整后的收放音电压差放大成一个触发信号TG。此触发信号TG作为推动后级电路的信号源。
另外，因不同的触发源有不同的灵敏度，故有调整放大器的增益(gain)的设计。例如可调整放大器补偿点CP接脚(pin)上外挂的电阻RX(阻值愈高，增益愈小；阻值愈低，增益愈大)。此补偿点可外挂或内含在放大器的内部，其元件可用电阻、或是晶体管、或是电容方式来完成。加此补偿点的好处是补偿触发源的灵敏度和放大器的增益
根据本发明，触发源301可以是喇叭、或是蜂呜器、或是微型麦克风等。电压调整器303可用电阻分压方式、或是晶体管分压方式、或是电容分压方式做装置，以调整感应到的电压，作为收放音的选择，而其电压可视其放大器305的工作区来设定，但原则是以不影响触发源301的正常工作为目标，且在电压调整器303内可加一些控制开关来做省电及不影响其他电路的工作。放大器305可以是电压放大器、或是电流放大器、或是差动放大器(differentialamplifier)、或是功率放大器、或是信号放大器，以将微弱的收放音电压差放大成为一个足以推动后级的触发信号TC。此触发信号TG作为推动后级电路的信号源。
图4是根据本发明的系统晶片式的声音触发控制器的一较佳实施例，其中以一个喇叭401作为触发源，来完成放音及收音的功能。参考图4，此系统晶片式的声音触发控制器包括一个喇叭401，四颗P型场效应晶体管(PMOS)402-405、四个开关(switch)406-409、一差动放大器410、一放大器补偿点CP、一外挂电阻RX和一触发信号TG。其中，喇叭401与差动放大器410间各有二连接端，四颗P型场效应晶体管402-405和四个开关406-409主要作为电压调整器用。
当音波传递至喇叭401时，使喇叭401的薄膜产生振动，进而有一吸一推的工作，这一吸一推的工作会使得喇叭401的线圈(未标示)产生微弱的电流。此电流流经一个等效负载时，就会依“欧姆定律”产生一个小的电压差。此微弱的电压差经过差动放大器410，被放大成为一个足以推动后级的触发信号。
根据本发明，此电路设计中使用场效应晶体管(MOS)分压的观念将差动放大器410的两个输入端413-414保持在二分之一电压源(VDD)的位置附近工作。当放音时，此二分之一电压源的路径就会被关掉，而不影响放音的音质。当收音时，放音的机制就被关掉，而喇叭的两端点413-414呈现浮接状态(floating)，所以此时打开二分之一电压源的路径，使得差动放大器410的两个输入端413-414能保持在二分之一电压源的位置附近工作，当喇叭的薄膜有振动时，就有一个触发信号TG产生。
本实施例中以一个喇叭作为触发源，即可完成收音及放音的功能。而且，仅需一个电阻即可调整增益。由于省略掉传统的外加的多个晶体管、电阻及电容，故大幅减少电路的整体体积，如此，电路即可被制作在一片晶片的种体电路内部。
另外，本实施例中可依不同的喇叭的不同的灵敏度，利用调整放大器补偿点CP接脚上外挂的电阻RX，而调整放大器的增益，当电阻RX的阻值愈高时，则放大器的增益愈小；反之，阻值愈低时，则放大器的增益愈大。此补偿点可外挂或是内含在放大器的内部，可用多种方式来完成，如电阻、晶体管、或是电容，此补偿点补偿了触发源的灵敏度和放大器的增益。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，不能限定本发明实施的范围。凡依本发明所做的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。