專利名稱：一種駐極體(ecm)麥克風(fēng)用高增益前置放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種CMOS集成電路，特別指的是一種用于通訊系統(tǒng)中的駐極體(ECM)麥克風(fēng)用高增益前置放大器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在語音通訊系統(tǒng)主要還是用駐極體(ECM)麥克風(fēng)實現(xiàn)聲音信號到電信號的轉(zhuǎn)變。ECM麥克風(fēng)是兩個管腳器件，主要包括駐極體電容話筒頭，節(jié)型場效應(yīng)晶體管(JFET)放大器。這種采用JFET的ECM麥克風(fēng)兩極器件由于易于應(yīng)用和制作成本低等特點在通訊系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。然而，隨著便攜式電子產(chǎn)品體積的減小，駐極體電容話筒頭體積逐步減小，電容由大約IOpF減小到2.0-2.5pF左右。而JFET器件的輸入電容在IOpF量級減弱了駐極體麥克風(fēng)的靈敏度，導(dǎo)致ECM麥克風(fēng)信噪比(SNR)變差。因此，需要高增益，低輸入電容器件替代JFET。美國專利6160450，提出了用BiCMOS技術(shù)制造的一種雙端高增益前置放大器，見圖2，來替代JFET。這個放大器用PMOS差分放大器作為輸入端，雙極NPN器件作為輸出端。這個放大器的缺點有下列幾點，I)差分放大器作為輸入端增加芯片噪音；2)差分放大器Miller效應(yīng)引起輸入電容大；3)采用MOS和BJT器件制造技術(shù)成本高；4)電路用Roffset產(chǎn)生DC偏壓，差分放大器不對稱同時RofTset增加芯片噪音

發(fā)明內(nèi)容
為了解決以上技術(shù)中存在的問題本發(fā)明提出了用來降低芯片制造成本，提高增益，使偏置電流易于調(diào)節(jié)以及降低噪音的前置放大器。本發(fā)明采用PMOS源極跟隨器作為輸入端，如圖1所示，PMOS M3尺寸不用很大，輸入電容可以控制在2pF以內(nèi)，便可增加放大器增益。采用PMOS源極跟隨器作為輸入端，放大器A輸入端易于設(shè)置DC偏壓。另外，本發(fā)明采用CMOS集成電路制造技術(shù)，降低制造成本。本發(fā)明詳細電路如圖3所示，芯片電流主要通過NMOS器件Ml，控制了 PMOS M3柵極直流偏壓(VG_M3)，就控制了芯片電流。在差分放大器A的作用下，PMOS M2柵極電壓VG_M2 和 PM0S_M3 柵極電壓 VG_M3 相等，通過 Ml 的電流 Ml = VG_M2/R2 = VG_M3/R2, PMOS M3柵極電壓VG_M3可以通過R4調(diào)節(jié)，因此可以調(diào)節(jié)芯片電流。如圖3所示，本發(fā)明放大器增益是R1/R2，在應(yīng)用中Rl —般為固定值2.2ΚΩ，因此通過調(diào)節(jié)R2，便可調(diào)節(jié)增益。比如，選擇R2 = IK Ω，放大器增益為6.8dB ;面采用傳統(tǒng)JFET增益一般小于OdB。芯片電流和工作電流可以通過調(diào)節(jié)R4來控制，因此，增益和電流可以分別通過調(diào)節(jié)R2和R4來分別控制。如圖4和圖5所示，R3為高阻，是DC偏置電阻，和Cl組成高通信號輸入，Cl可以調(diào)節(jié)為5pF左右。R3大小應(yīng)滿足頻率高于50Hz信號要有平帶輸入，低于50Hz受到抑制。這樣芯片頻率響應(yīng)低到50Hz都會很平坦。同時采用AC耦合輸入，輸入端不存在DC偏壓問題。另外，高阻R3也可以用二極管(Diode)或PMOS處于準(zhǔn)反型偏置狀態(tài)實現(xiàn)。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。圖1是本發(fā)明放大器等效電路示意圖。圖2是美國專利6160450發(fā)明的前置放大器電路對照圖。圖3是本發(fā)明采用CMOS技術(shù)的前置放大器電路示意圖。圖4是本發(fā)明利用二極管實現(xiàn)DC偏置的放大器電路示意5是本發(fā)明利用PMOS實現(xiàn)DC偏置的放大器電路示意圖
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明采用PMOS源極跟隨器作為輸入端，PMOS M3尺寸不用很大，輸入電容可以控制在2pF以內(nèi)，便可增加放大器增益。采用PMOS源極跟隨器作為輸入端，放大器A輸入端易于設(shè)置DC偏壓。另外，本發(fā)明采用CMOS集成電路制造技術(shù)，降低制造成本。如圖3所示，芯片電流主要通過NMOS器件Ml，控制了 PMOS M3柵極直流偏壓(VG_M3)，就控制了芯片電流。由于差分放大器A的作用，PMOS M2柵極電壓VG_M2和PMOS M3柵極電壓VG_M3相等。通過Ml的電流Ml = VG_M2/R2 = VG_M3/R2。通過R4可以調(diào)節(jié)PMOSM3柵極電壓VG_M3，因此可以調(diào)節(jié)芯片電流。如圖3所示，本發(fā)明放大器增益是R1/R2。應(yīng)用中Rl —般為2.2K Ω，調(diào)節(jié)R2，可以調(diào)節(jié)增益。R2 = 1ΚΩ，放大器增益為6.8dB。調(diào)節(jié)R4，可以調(diào)節(jié)芯片電流。因此，增益和電流可以分別控制。如圖3所示，R3為高阻，和Cl組成高通輸入，截止帶寬小于50Hz。這樣芯片頻率響應(yīng)低到50Hz都會很平坦。Cl可以調(diào)節(jié)為5pF左右。R3阻值很高，在GQ量級。如圖4所示，本發(fā)明放大器中高阻R3也可以用二極管(Diode)在零偏壓實現(xiàn)。如圖5所示，本發(fā)明放大器中高阻R3也可以用PMOS處于準(zhǔn)反型偏置狀態(tài)實現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種駐極體(ECM)麥克風(fēng)用高增益前置放大器，其特征是采用PMOS源極跟隨器作為輸入端，PNOS M3尺寸不用很大，輸入電容可以控制在2pF以內(nèi)，便可增加放大器增益。采用PMOS源極跟隨器作為輸入端，放大器A輸入端易于設(shè)置DC偏壓，另外還采用CMOS集成電路制造技術(shù)來降低制造成本。
2.由權(quán)利要求1所述的一種駐極體(ECM)麥克風(fēng)用高增益前置放大器，其特征是在差分放大器A的作用下，PMOS M2柵極電壓VG_M2和PMOS M3柵極電壓VG_M3相等，通過Ml的電流Ml = VG_M2/R2 = VG_M3/R2，PM0S M3柵極電壓VG_M3可以通過R4調(diào)節(jié)，因此可以調(diào)節(jié)芯片電流。
3.由權(quán)利要求1所述的一種駐極體(ECM)麥克風(fēng)用高增益前置放大器，其特征是增益和電流可以分別通過調(diào)節(jié)R2和R4來分別控制。
全文摘要
一種用于通訊系統(tǒng)中的駐極體(ECM)麥克風(fēng)用高增益前置放大器，采用PMOS源極跟隨器作為輸入端，PMOS M3尺寸不用很大，輸入電容可以控制在2pF以內(nèi)，便可增加放大器增益，采用PdOS源極跟隨器作為輸入端，放大器A輸入端易于設(shè)置DC偏壓，采用CMOS集成電路制造技術(shù)，降低制造成本。
文檔編號H04R19/01GK103107782SQ20111036220
公開日2013年5月15日 申請日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者孫茂友 申請人:孫茂友