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CN105681971B - 麦克风模拟集成电路 - Google Patents

麦克风模拟集成电路 Download PDF

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CN105681971B
CN105681971B CN201610020863.4A CN201610020863A CN105681971B CN 105681971 B CN105681971 B CN 105681971B CN 201610020863 A CN201610020863 A CN 201610020863A CN 105681971 B CN105681971 B CN 105681971B
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China
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transistor
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integrated electronic
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陈晓翔
韩冬
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AAC Optoelectronic Changzhou Co Ltd
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AAC Optoelectronic Changzhou Co Ltd
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    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones

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Abstract

本发明提供了一种麦克风模拟集成电路，包括第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3、第一电流源I1、第二电流源I2、提供电信号的输入端VIN以及输出电信号的输出端VOUT；输入端VIN与第一晶体管M1的栅极连接，输入端VIN还与第二晶体管M2的栅极连接；第一晶体管M1的漏极通过第一电流源I1连接至电源电压VDD；第一晶体管M1的源极以及体端均与第二晶体管M2的漏极连接；第二晶体管M2的源极以及体端均与输出端VOUT连接，以输出电信号；第二晶体管M2的源极还通过第二电流源I2实现接地；第三晶体管M3的源极及体端均连接至电源电压VDD，栅极与第一晶体管M1的漏极连接，其漏极与输出端VOUT连接。

Description

麦克风模拟集成电路
【技术领域】
本发明涉及麦克风技术领域，尤其涉及一种麦克风模拟集成电路。
【背景技术】
现有技术中的麦克风模拟集成电路，如图1所示，该麦克风模拟集成电路包括第二晶体管M2、第三晶体管M3、第一电流源I1、第二电流源I2、提供输入信号的输入端VIN以及输出电信号的输出端VOUT。输入端VIN还与第二晶体管M2的栅极连接向第二晶体管M2输出电信号。第二晶体管M2的漏极通过第一电流源I1连接至电源电压VDD；第二晶体管M2的源极以及体端均与输出端VOUT连接，以输出电信号。同时，第二晶体管M2的源极通过第二电流源I2实现接地,电流源I1、I2为第二晶体管M2以及第三晶体管M3提供工作电流。第三晶体管M3的源极及体端均连接至电源电压VDD，其栅极与第二晶体管M2的漏极连接，其漏极与输出端VOUT连接。第二晶体管M2均为N-型场效应晶体管；第三晶体管M3为P-型场效应晶体管。在现有技术中，电源噪音(Vnoise,VDD)通过第三晶体管M3栅极-源极的耦合效应从而将电源噪音耦合至第三晶体管M3的栅极电压Vo1(Vnoise,Vo1≈Vnoise,VDD),并且电源噪音通过第二晶体管M2耦合至输出端VOUT,其电源抑制比(Power-supply rejection ratio，PSRR)
Vnoise,Vout/Vnoise,VDD≈R1/(R1+R2)
其中R1为输出端VOUT(不包含第二晶体管M2)的有效阻抗，R2为从第二晶体管M2漏极的信号路径的等效阻抗。在现有技术中，R2＝r02，r02为第二晶体管M2的阻抗，因此，现有的麦克风模拟集成电路具有的电源抑制比(Power-supply rejection ratio，PSRR)值较低。
因此，有必要提供一种新型的麦克风模拟集成电路。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种新型的麦克风模拟集成电路，其具有较高的PSRR值。
本发明的技术方案如下：一种麦克风模拟集成电路，包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第一电流源、第二电流源、提供电信号的输入端以及输出电信号的输出端；
输入端分别与第一晶体管的栅极、第二晶体管的栅极连接以提供电信号；第一晶体管的漏极通过第一电流源连接至电源电压；第一晶体管的源极以及体端均与第二晶体管的漏极连接；
第二晶体管的源极以及体端均与输出端连接，以输出电信号；第二晶体管的源极还通过第二电流源实现接地；
第三晶体管的源极及体端均连接至电源电压，第三晶体管的栅极与第一晶体管的漏极连接，第三晶体管的漏极与输出端连接。
上述的麦克风模拟集成电路中，所述第一晶体管和第二晶体管均为N-型场效应晶体管。
上述的麦克风模拟集成电路中，所述第三晶体管为P-型场效应晶体管。
上述的麦克风模拟集成电路还包括频率补偿单元，用于补偿输入端VIN提供的电信号在信号路径上损失的频率。
上述的麦克风模拟集成电路中，所述频率补偿单元包括第一电阻R1以及与第一电阻串联设置的第一电容；第一电阻的一端与第三晶体管的栅极连接，另一端连接至第一电容的一端；第一电容的另一端连接至第三晶体管的漏极，并与漏极一并连接至输出端。
本发明的有益效果在于：本发明提供的麦克风模拟集成电路相比传统的麦克风模拟集成电路具有较高的电源抑制比和良好的线性度。此外，该麦克风模拟集成电路通过增加频率补偿单元可以实现增加整个电路的输出负载，加强电路的稳定性。
【附图说明】
图1为现有技术中传统的麦克风模拟集成电路图；
图2为本发明提供的一实施方式的麦克风模拟集成电路图；
图3为图1中传统的麦克风模拟集成电路的PSRR模拟曲线和图2中麦克风模拟集成电路的PSRR模拟曲线对比图；
图4为本发明提供的另一实施方式的麦克风模拟集成电路图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
参考图2，本发明提供的一种较佳实施方式的麦克风模拟集成电路包括第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3、第一电流源I1、第二电流源I2、提供输入信号的输入端VIN以及输出电信号的输出端VOUT。
输入端VIN与第一晶体管M1的栅极连接向第一晶体管M1输入电信号，输入端VIN还与第二晶体管M2的栅极连接向第二晶体管M2输出电信号。第一晶体管M1的漏极通过第一电流源I1连接至电源电压VDD；第一晶体管M1的源极以及体端均与第二晶体管M2的漏极连接；第二晶体管M2的源极以及体端均与输出端VOUT连接，以输出电信号。同时，第二晶体管M2的源极通过第二电流源I2实现接地,电流源I1、I2为第一晶体管M1、第二晶体管M2以及第三晶体管M3提供工作电流。第三晶体管M3的源极及体端均连接至电源电压VDD，其栅极与第一晶体管M1的漏极连接，其漏极与输出端VOUT连接。在本实施例中，第一晶体管M1和第二晶体管M2均为N-型场效应晶体管；第三晶体管M3为P-型场效应晶体管。
参考图1和图2，电源噪音(Vnoise,VDD)通过第三晶体管M3栅极-源极的耦合效应从而将电源噪音耦合至第三晶体管M3的栅极电压Vo1(Vnoise,Vo1≈Vnoise,VDD),并且电源噪音通過第二晶体管M2耦合至输出端VOUT,其电源抑制比(Power-supply rejectionratio，PSRR)
Vnoise,Vout/Vnoise,VDD≈R1/(R1+R2)
其中R1为输出端VOUT(不包含第一晶体管M1和第二晶体管M2)的有效阻抗，R2为从第二晶体管M2漏极或从第一晶体管M1漏极(参阅图2)至包含第二晶体管M2或第一晶体管M1和第二晶体管M2信号路径的等效阻抗。
因此,在本实施例中，通过增加第一晶体管M1,使R2有效阻抗增加。其中在现有技术中R2＝r02(如图1),在本实施例中R2＝gm2*r01*r02,(如图2)，其中，gm2是第二晶体管M2的跨导，r01是第一晶体管M1的阻抗，r02是第二晶体管M2的阻抗。
当R2远大于R1时，Vout/VDD≈R1/(R2)。然而，本实施例中,R2＝gm2×r01×r02,相较传统的麦克风模拟电路中，R2＝r02，因此，采用本发明提供的麦克风模拟集成电路可以较大的提升PSRR。从图3可看出，相对传统的模拟集成电路,如曲线A所示，本发明提供的麦克风模拟集成电路，如曲线B所示，PSRR值提升了30dB。
在本实施例中，输出端的电压Vout与输入端的电压Vin之间的关系可用以下公式(1)表示:
其中I为第二晶体管M2的电流,μn为流动性；Cox为每个单元格的电容；W为第二晶体管M2的有效信道宽度；L为第二晶体管M2有效信道长度；λ为信道长度模拟系数；Vt1为阈值电压。在传统的麦克风模拟集成电路中，Vds1＝Vo1-Vin+VGS1＝VDD-|VGS3|-Vin+VGS1，其中VGS3是第三晶体管M3的栅-源极电压，Vds1的值取决于输入的信号，VGS1是第一晶体管M1的栅-源极电压。然而，采用本发明的麦克风模拟集成电路，Vds1＝VGS1-VGS2＝Vds1(sat)+Vt1-(Vds1(sat)+Vt2)，其中Vds(sat)是固定电压。Vds1的值并不受输入信号的影响，所以该麦克风模拟集成电路具有更好的线性度。
参考图4，本发明提供麦克风模拟集成电路还包括频率补偿单元10。该频率补偿单元10包括第一电阻R3以及与第一电阻R3串联设置的第一电容C1。第一电阻R3的一端与第三晶体管M3的栅极连接，另一端连接至第一电容C1的一端；第一电容C1的另一端连接至第三晶体管M3的漏极，并与漏极一起连接至输出端VOUT。采用该频率补偿单元可以对输入端VIN输入的电信号在信号路径上损失的频率进行补偿，从而提供更好的输出负载，增加整个电路的稳定性。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种麦克风模拟集成电路，其特征在于，包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第一电流源、第二电流源、提供电信号的输入端以及输出电信号的输出端；
输入端分别与第一晶体管的栅极、第二晶体管的栅极连接以提供电信号；第一晶体的漏极通过第一电流源连接至电源电压；第一晶体管的源极以及体端均与第二晶体管的漏极连接；
第二晶体管的源极以及体端均与输出端连接，以输出电信号；第二晶体管的源极还通过第二电流源实现接地；
第三晶体管的源极及体端均连接至电源电压，第三晶体管的栅极与第一晶体管的漏极连接，第三晶体管的漏极与输出端连接。
2.根据权利要求1所述的麦克风模拟集成电路，其特征在于，所述第一晶体管和第二晶体管均为N-型场效应晶体管。
3.根据权利要求2所述的麦克风模拟集成电路，其特征在于，所述第三晶体管为P-型场效应晶体管。
4.根据权利要求1所述的麦克风模拟集成电路，其特征在于，还包括频率补偿单元，用于补偿输入端提供的电信号在信号路径上损失的频率。
5.根据权利要求4所述的麦克风模拟集成电路，其特征在于，所述频率补偿单元包括第一电阻以及与第一电阻串联设置的第一电容；第一电阻的一端与第三晶体管的栅极连接，另一端连接至第一电容的一端；第一电容的另一端连接至第三晶体管的漏极，并与漏极一并连接至输出端。
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