CN101536307A - 放大设备 - Google Patents

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CN101536307A
CN101536307A CNA2007800407355A CN200780040735A CN101536307A CN 101536307 A CN101536307 A CN 101536307A CN A2007800407355 A CNA2007800407355 A CN A2007800407355A CN 200780040735 A CN200780040735 A CN 200780040735A CN 101536307 A CN101536307 A CN 101536307A
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藤田典之
政井茂雄
佐藤政晴
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

提供了一种放大设备，其中，输入阻抗被设置为几GΩ至几十GΩ，并且提高了ESD电阻。ECM连接到输入端(21)。通过CMOS放大器(20)的高输入阻抗，使得频率特性直到语音频带都变得平坦，并且输入阻抗被设置为几GΩ至几十GΩ，以便通过增大在对ECM供电之后和在大的声音检测之后的响应速度来实现期望的电特性。通过连接P沟道MOS晶体管(27)和N沟道MOS晶体管(28)作为ESD保护元件，可以构成用于将在组装期间在IC外部产生并且来自输入端(21)的浪涌电压释放到电源端子或接地端子而不影响来自输入端(21)的声音频带的信号(20Hz至20kHz)的路径。

Description

放大设备
技术领域
本发明涉及一种包括ESD(静电放电)保护元件或ESD保护设备的放大设备，并且具体涉及一种连接到具有高内部阻抗的信号源的放大设备。
背景技术
在使用诸如声压传感器的电容性信号源的领域中，通常使用连接到具有高内部阻抗的信号源的放大设备。声压传感器的典型示例包括麦克风，并且在这里将以驻极体电容式麦克风(以下成为ECM)为例来描述传统技术。
ECM已在诸如移动电话的小型便携设备中普遍使用。电容式麦克风被配置为将振动膜(diaphragm)与电极相对，并且从外部向电极施加电压并给电极充电。通过这一配置，声压引起的振动膜的位移导致振动膜和电极之间的电容的改变，并且导致振动膜和电极之间的电势的改变。
电容式麦克风通过提取该电势改变作为电信号，来将声音转换为电信号。在电容式麦克风的电极中使用驻极体，在所述驻极体中，在诸如聚合材料的电介质内部引起半永久性的极化，并且电荷被保持在表面上，由此，ECM消除了从外部施加电压的需要。
ECM的特性或灵敏度取决于振动膜和电极之间的电容，并且输出与振动膜的振幅成比例。ECM的电容取决于振动膜和电极的尺寸以及振动膜和电极之间的结构，并且通常约为几pF到几十pF。此外，当负载电阻大时，频率特性从更低的频率起变得平坦。因此，需要将负载电阻设为极大的值以便使语音频带(20Hz至20kHz)处的频率特性变得平坦。因而，在ECM的负载阻抗中使用具有极高输入阻抗的场效应晶体管或CMOS放大器。
另一方面，当输入阻抗过高时，出现这样的问题，即，在检测到大声的语音或接通ECM的电源之后返回期望DC操作电压的响应时间变晚，因而通常将输入阻抗设置为大约几GΩ至几十GΩ。
在试图将几GΩ至几十GΩ的电阻合并到CMOS放大器的相同芯片中的情况下，传统上使用一种用于利用MOS晶体管的亚阈值区域的微小电流来单体地(monolithically)构造等效的高电阻的方法。将使用图11和12来描述这种传统上使用的技术。
图11是在ECM中使用的CMOS放大器的电路示例，图12是放大设备的示例，在该放大设备中，使用N沟道MOS晶体管的亚阈值区域而将输入阻抗设置为几GΩ至几十GΩ。
在图11中，1是正输入端，2是负输入端，3是第一输出端，4是第一P沟道MOS晶体管，5是第二P沟道MOS晶体管，6是第三P沟道MOS晶体管，7是第四P沟道MOS晶体管，8是第一N沟道MOS晶体管，9是第二N沟道MOS晶体管，10是第三N沟道MOS晶体管，11是第四N沟道MOS晶体管，12是第一电阻器，13是第二电阻器，14是第三电阻器，15是第一电流源，16是第二电流源，17是第三电流源，18是电源端子，19是地线端子。
差分电路由第一P沟道MOS晶体管4和第二P沟道MOS晶体管5组成，并且从正输入端1和负输入端2输入的信号被第一电阻器12、第二电阻器13和第三P沟道MOS晶体管6、第四P沟道MOS晶体管7、第一N沟道MOS晶体管8、第二N沟道MOS晶体管9、第四N沟道MOS晶体管11放大，并且从第一输出端3输出。
在图12中，20是图11所示的CMOS放大器电路，21是输入端，22是第二输出端，23是反馈电路，24是电压源，25是第五N沟道MOS晶体管，26是第六N沟道MOS晶体管。此外，将相同的标号分配给具有图11所述的相同动作和作用的部件，并且省略详细描述。
图12的放大设备是使用反馈电路23的示例，并且通过使用处于亚阈值区域中的第五N沟道MOS晶体管25和第六N沟道MOS晶体管26将输入阻抗设置为几GΩ至几十GΩ。
ECM连接到输入端21，频率特性通过CMOS放大器的高输入阻抗而对于语音频带变得平坦，并且输入阻抗被设置为几GΩ至几十GΩ，由此，在检测到大声的语音或接通ECM的电源之后的响应时间加快，并且实现期望的电特性。
发明内容
<本发明要解决的问题>
然而，在传统配置的放大设备中，满足了ECM所需的期望电特性，但是需要将输入阻抗设置为几GΩ至几十GΩ，使得它配置为由具有低ESD(静电放电)耐受(withstand)额定电流的MOS的栅极接收。此外，当将诸如二极管的ESD保护元件连接到输入端21以防止ESD击穿时，输入阻抗减小。由于除非在输入端21中将输入阻抗保持为高否则不能检测来自连接到输入端21的ECM的信号特性，因此不能将用于减小输入阻抗的元件(例如ESD保护元件)连接到输入端21。
作为其结果，在输入端21中，ESD耐受额定电流极低，并且MM标准的ESD耐受额定电流通常变为大约20V至30V。由于ECM连接到输入端21，因此在被配置为ECM模块的情况中，ECM没有被暴露至该模块外部，但是在其制造工艺中，需要特殊处理或工艺管理以便充分注意ESD击穿，并且制造方法变得非常复杂。此外，MM标准是指机器模型标准，机器模型是假设由于器件处理器的带电金属等接触半导体器件而发生静电击穿的ESD模型。
本发明解决上述传统问题，本发明的目的是提供一种用于将输入阻抗设置为几GΩ至几十GΩ并且提高ESD耐受额定电流的放大设备。
<解决问题的手段>
为了达到该目的，本发明的放大设备是这样的放大设备，其包括：放大电路、电压源和高电阻电路，通过高电阻电路将放大电路的输入端连接到电压源的输出端，并且根据电压源的输出电压来放大从输入端输入的信号，并且其特征在于，ESD保护元件连接到电压源的输出端。
根据上述配置，将输入阻抗设置为几GΩ至几十GΩ，满足了期望的电特性，并且可以提高ESD耐受额定电流，使得消除了对于制造时的特殊处理或管理的需要，并且可以减少制造交付时间和成本。
此外，本发明的放大设备的特征在于，高电阻电路由MOS晶体管构成，ESD保护元件被构成为使得N沟道MOS晶体管的漏极和P沟道MOS晶体管的漏极连接到电压源的输出端，并且N沟道MOS晶体管的栅极和源极连接到低电势电源端子，P沟道MOS晶体管的栅极和源极连接到高电势电源端子。
根据上述配置，高电阻电路由MOS晶体管构成，ESD保护元件由P沟道和N沟道MOS晶体管构成，由此输入阻抗被设置为几GΩ至几十GΩ，并且满足期望的电特性以及能够提高ESD耐受额定电流。
此外，本发明的放大设备的特征在于，高电阻电路由MOS晶体管构成，ESD保护元件被构成为使得N沟道MOS晶体管的漏极连接到电压源的输出端，N沟道MOS晶体管的栅极和源极连接到低电势电源端子。
根据上述配置，高电阻电路由MOS晶体管构成，ESD保护元件由N沟道MOS晶体管构成，由此，输入阻抗被设置为几GΩ至几十GΩ，并且满足期望的电特性以及能够提高ESD耐受额定电流。
此外，本发明的放大设备特征在于，高电阻电路由双极型晶体管构成，ESD保护元件被构成为使得N沟道MOS晶体管的漏极和P沟道MOS晶体管的漏极连接到电压源的输出端，N沟道MOS晶体管的栅极和源极连接到低电势电源端子，并且P沟道MOS晶体管的栅极和源极连接到高电势电源端子。
根据上述配置，高电阻电路由双极型晶体管构成，ESD保护元件由P沟道和N沟道晶体管构成，由此，输入阻抗被设置为几GΩ至几十GΩ，并且满足期望的电特性以及能够提高ESD耐受额定电流。
此外，本发明的放大设备的特征在于，高电阻电路由双极型晶体管构成，ESD保护元件被构成为使得N沟道MOS晶体管的漏极连接到电压源的输出端，N沟道MOS晶体管的栅极和源极连接到低电势电源端子。
根据上述配置，高电阻电路由双极型晶体管构成，ESD保护元件由N沟道MOS晶体管构成，由此，输入阻抗被设置为几GΩ至几十GΩ，并且满足期望的电特性以及能够提高ESD耐受额定电流。
此外，本发明的放大设备的特征在于，高电阻电路由二极管构成，ESD保护元件被构成为使得N沟道MOS晶体管的漏极和P沟道MOS晶体管的漏极连接到电压源的输出端，N沟道MOS晶体管的栅极和源极连接到低电势电源端子，并且P沟道MOS晶体管的栅极和源极连接到高电势电源端子。
根据上述配置，高电阻电路由二极管构成，ESD保护元件由P沟道和N沟道MOS晶体管构成，由此，输入阻抗被设置为几GΩ至几十GΩ，并且满足期望的电特性以及能够提高ESD耐受额定电流。
此外，本发明的放大设备的特征在于，高电阻电路由二极管构成，ESD保护元件被构成为使得N沟道MOS晶体管的漏极连接到电压源的输出端，N沟道MOS晶体管的栅极和源极连接到低电势电源端子。
根据上述配置，高电阻电路由二极管构成，ESD保护元件由N沟道MOS晶体管构成，由此，输入阻抗被设置为几GΩ至几十GΩ，并且满足期望的电特性以及能够提高ESD耐受额定电流。
此外，本发明的放大设备的特征在于，高电阻电路由双极型晶体管构成，ESD保护元件被构成为使得NPN晶体管的集电极连接到电压源的输出端，NPN晶体管的发射极和基极连接到低电势电源端子。
根据上述配置，高电阻电路由双极型晶体管构成，ESD保护元件由NPN晶体管构成，由此，输入阻抗被设置为几GΩ至几十GΩ，并且满足期望的电特性以及能够提高ESD耐受额定电流。
此外，本发明的放大设备的特征在于，高电阻电路由双极型晶体管构成，ESD保护元件被构成为使得NPN晶体管的集电极连接到电压源的输出端，NPN晶体管的发射极连接到低电势电源端子，并且NPN晶体管的基极通过电阻器连接到低电势电源端子。
根据上述配置，高电阻电路由双极型晶体管构成，ESD保护元件由NPN晶体管和电阻器构成，由此，输入阻抗被设置为几GΩ至几十GΩ，并且满足期望的电特性以及能够提高ESD耐受额定电流。
此外，本发明的放大设备的特征在于，高电阻电路由双极型晶体管构成，ESD保护元件被构成为使得第一二极管的阴极和第二二极管的阳极连接到电压源的输出端，第一晶体管的阳极连接到低电势电源端子，并且第二晶体管的阴极连接到高电势电源端子。
根据上述配置，高电阻电路由双极型晶体管构成，ESD保护元件由二极管构成，由此，输入阻抗被设置为几GΩ至几十GΩ，并且满足期望的电特性以及能够提高ESD耐受额定电流。
此外，本发明的放大设备的特征在于，高电阻电路由二极管构成，ESD保护元件被构成为使得NPN晶体管的集电极连接到电压源的输出端，NPN晶体管的发射极和基极连接到低电势电源端子。
根据上述配置，高电阻电路由二极管构成，ESD保护元件由NPN晶体管构成，由此，输入阻抗被设置为几GΩ至几十GΩ，并且满足期望的电特性以及能够提高ESD耐受额定电流。
此外，本发明的放大设备的特征在于，高电阻电路由二极管构成，ESD保护元件被构成为使得NPN晶体管的集电极连接到电压源的输出端，NPN晶体管的发射极连接到低电势电源端子，NPN晶体管的基极通过电阻器连接到低电势电源端子。
根据上述配置，高电阻电路由二极管构成，ESD保护元件由NPN晶体管和电阻器构成，由此，输入阻抗被设置为几GΩ至几十GΩ，并且满足期望的电特性以及能够提高ESD耐受额定电流。
此外，本发明的放大设备的特征在于，高电阻电路由二极管构成，ESD保护元件被构成为使得第一二极管的阴极和第二二极管的阳极连接到电压源的输出端，第一晶体管的阳极连接到低电势电源端子，并且第二晶体管的阴极连接到高电势电源端子。
根据上述配置，高电阻电路由二极管构成，ESD保护元件由二极管构成，由此，输入阻抗被设置为几GΩ至几十GΩ，并且满足期望的电特性以及能够提高ESD耐受额定电流。
此外，本发明的放大设备特征在于，电容性信号源连接到放大电路的输入端。
根据上述配置，通过连接大负载电阻器，可以使语音频带的频率特性变平坦。
此外，本发明的放大设备的特征在于，电容性信号源是驻极体电容式麦克风。
根据上述配置，在电极中使用驻极体，在所述驻极体中，在诸如聚合材料的电介质内部引起半永久性的极化，并且电荷被保持在表面上，由此，消除了对于从外部施加电压的需要，并且可以在诸如移动电话的小型便携设备中使用。
此外，本发明的放大设备的特征在于，放大电路是具有高输入阻抗的CMOS放大器。
根据上述配置，对于来自麦克风的信号，频率特性对于语音频带变得平坦，并且输入阻抗被设置为几GΩ至几十GΩ，由此，在检测到大声的语音或接通电源之后的响应时间加快，并且可以实现期望的电特性。
<本发明的优点>
根据本发明的放大设备，输入阻抗可以被设置为几GΩ至几十GΩ，从而满足期望的电特性并且提高了ESD耐受额定电流，由此消除了对于制造时的特殊处理或管理的需要，使得能够减少制造交付时间和成本。
附图说明
图1A是描述根据本发明实施例的放大设备(1)的图。
图1B是描述根据本发明实施例的放大设备(1)中的浪涌电流排放路径的图(1)。
图1C是描述根据本发明实施例的放大设备(1)中的浪涌电流排放路径的图(2)。
图2A是描述根据本发明实施例的放大设备(2)的图。
图2B是描述根据本发明实施例的放大设备(2)中的浪涌电流排放路径的图(1)。
图2C是描述根据本发明实施例的放大设备(2)中的浪涌电流排放路径的图(2)。
图3是描述根据本发明实施例的放大设备(3)的图。
图4是描述根据本发明实施例的放大设备(4)的图。
图5是描述根据本发明实施例的放大设备(5)的图。
图6是描述根据本发明实施例的放大设备(6)的图。
图7A是描述根据本发明实施例的放大设备(7)的图。
图7B是描述根据本发明实施例的放大设备(7)中的浪涌电流排放路径的图。
图8是描述根据本发明实施例的放大设备(8)的图。
图9是描述根据本发明实施例的放大设备(9)的图。
图10是描述根据本发明实施例的放大设备(10)的图。
图11是描述传统CMOS放大器电路的图。
图12是描述传统放大设备的图。
<参考标号和标记的描述>
1 正输入端
2 负输入端
3 第一输出端
4 第一P沟道MOS晶体管
5 第二P沟道MOS晶体管
6 第三P沟道MOS晶体管
7 第四P沟道MOS晶体管
8 第一N沟道MOS晶体管
9 第二N沟道MOS晶体管
10 第三N沟道MOS晶体管
11 第四N沟道MOS晶体管
12 第一电阻器
13 第二电阻器
14 第三电阻器
15 第一电流源
16 第二电流源
17 第三电流源
18 电源端子
19 地线端子
20 CMOS放大器电路
21 输入端
22 第二输出端
23 反馈电路
24 电压源
25 第五N沟道MOS晶体管
26 第六N沟道MOS晶体管
27 第五P沟道MOS晶体管
28 第七N沟道MOS晶体管
29 第一NPN晶体管
30 第二NPN晶体管
31 第一二极管
32 第二二极管
33 第三NPN晶体管
34 第四电阻器
35 第三二极管
36 第四二极管
37 在电源端子18和地线端子19之间的N沟道MOS晶体管
具体实施方式
接下来，将参照附图详细描述本发明的示例中的放大设备。图1A是描述根据本发明实施例的放大设备(1)的图。此外，向具有与在图11至12中描述的部件相同的动作和作用的部件分配相同的标号，并且省略详细描述。
在图1A的配置中，27是第五P沟道MOS晶体管，28是第七N沟道MOS晶体管。在图1A的配置中，通过使用处于亚阈值区域的第五N沟道MOS晶体管25和第六N沟道MOS晶体管26，将输入阻抗设置为几GΩ至几十GΩ。
ECM连接到输入端21，并且通过CMOS放大器的高输入阻抗，频率特性对于语音频带变得平坦，输入阻抗被设置为几GΩ至几十GΩ，由此，在检测到大声的语音或接通ECM的电源之后的响应时间加快，并且可以实现期望的电特性。
此外，可以通过将第五P沟道MOS晶体管27和第七N沟道MOS晶体管28连接到电压源24的输出端作为ESD保护元件，来构造用于将浪涌电压释放到电源端子18或地线端子19而不影响从输入端21进入的语音频带的信号(20Hz至20kHz)的路径，所述浪涌电压在组装期间在IC外部产生，并且从输入端21侵入。在下文中，将参照图1B和1C而在基于地线端子19的情况和基于电源端子18的情况中的每一种情况中描述浪涌电压从输入端21侵入的情况的电流排放路径。
图1B和1C示出了图1A的等效电路，并且是示出在图1A所示的放大设备中浪涌电压从输入端21侵入的情况的电流排放路径的图。图1B示出了在基于地线端子19的情况中的浪涌电流排放路径，图1C示出了在基于电源端子18的情况中的浪涌电流排放路径。在图1B和1C中，清楚地表示了在电源端子18和地线端子19之间的N沟道MOS晶体管37(在图1A中未示出)。此外，在图1B和1C中，表示了MOS晶体管25至28、37中的每一个的二极管组件。
当基于地线端子19，正浪涌电压施加到输入端21时，通过电源端子18和地线端子19之间的N沟道晶体管37的击穿，电流经由第五N沟道MOS晶体管25和第五P沟道MOS晶体管27而从输入端21流到地线端子19，如图1B中的点划线所示。此外，当基于地线端子19，正浪涌电压施加到输入端21时，通过第七N沟道MOS晶体管28的击穿，电流可以经由第五N沟道MOS晶体管25而从输入端21流到地线端子19，如图1B中的点线所示。另一方面，当基于地线端子19，负浪涌电压施加到输入端21时，电流经由第七N沟道MOS晶体管28和第六N沟道MOS晶体管26而从地线端子19流到输入端21，如图1C中的虚线所示。
当基于电源端子18，正浪涌电压施加到输入端21时，电流经由第五N沟道MOS晶体管25和第五P沟道MOS晶体管27而从输入端21流到电源端子18，如图1C中的虚线所示。另一方面，当基于电源端子18，负浪涌电压施加到输入端21时，通过电源端子18和地线端子19之间的N沟道晶体管37的击穿，电流经由第七N沟道MOS晶体管28和第六N沟道MOS晶体管26而从电源端子18流到输入端21，如图1C中的点划线所示。此外，当基于电源端子18，负浪涌电压施加到输入端21时，通过第五P沟道MOS晶体管27的击穿，电流可以经由第六N沟道MOS晶体管26而从电源端子18流到输入端21，如图1C中的点线所示。
通过上述配置，输入阻抗被设置为几GΩ至几十GΩ，并且满足期望的电特性以及提高了ESD耐受额定电流，由此，消除了对于制造时的特殊处理或管理的需要，使得能够减少制造交付时间和成本。
因此，根据该实施例的放大设备，通过适当地设置ESD保护元件连接的位置，可以避免输入阻抗减小，并且可以将ESD耐受额定电流增大到大约70至80V。
此外，由于ESD耐受额定电流取决于第五N沟道MOS晶体管25和第六N沟道MOS晶体管26的允许电流值，因此需要设置第五N沟道MOS晶体管25和第六N沟道MOS晶体管26的尺寸，使得输入阻抗为几GΩ至几十GΩ，并且根据元件的特性而获得所述不需要制造时的特殊处理或管理的ESD耐受额定电流。
此外，在图1A至1C中，示出了25和26为N沟道MOS晶体管的示例，但是即使在各个的P沟道MOS晶体管中也获得相同的效果，并且这被包括在本发明的示例中。
图2A是描述根据本发明实施例的放大设备(2)的图。此外，向具有与在图1A至1C和图11至12中描述的部件相同的动作和作用的部件分配相同的标号，并且省略详细描述。图2A中示出的放大设备是不包括图1A至1C所示的配置中的第五P沟道MOS晶体管27的装置。
在图2A的配置的放大设备中，可以通过将第七N沟道MOS晶体管28连接到电压源24的输出端作为ESD保护元件，来构造用于将浪涌电压释放到电源端子18或地线端子19而不影响从输入端21进入的语音频带的信号(20Hz或20kHz)的路径。在下文中，将参照图2B和2C，在基于地线端子19的情况和基于电源端子18的情况中的每一种情况中描述浪涌电压从输入端21侵入的情况的电流排放路径。
图2B和2C示出了图2A的等效电路，并且是示出在图2A所示的放大设备中浪涌电压从输入端21侵入的情况的电流排放路径的图。图2B示出了在基于地线端子19的情况中的浪涌电流排放路径，图2C示出了在基于电源端子18的情况中的浪涌电流排放路径。在图2B和2C中，清楚地表示了在电源端子18和地线端子19之间的N沟道MOS晶体管37(在图2A中未示出)。此外，在图2B和2C中，表示了MOS晶体管25、26、28、37中的每一个的二极管组件。
当基于地线端子19，正浪涌电压施加到输入端21时，通过第七N沟道MOS晶体管28的击穿，电流经由第五N沟道MOS晶体管25而从输入端21流到地线端子19，如图2B中的点划线所示。另一方面，当基于地线端子19，负浪涌电压施加到输入端21时，电流经由第七N沟道MOS晶体管28和第六N沟道MOS晶体管26而从地线端子19流到输入端21，如图2B中的虚线所示。
当基于电源端子18，正浪涌电压施加到输入端21时，电流通过第五N沟道MOS晶体管25、第七N沟道MOS晶体管28的击穿、以及电源端子18和地线端子19之间的N沟道晶体管37而从输入端21流到电源端子18，如图2C中的点划线所示。另一方面，当基于电源端子18，负浪涌电压施加到输入端21时，通过电源端子18和地线端子19之间的N沟道晶体管37的击穿，电流经由第七N沟道MOS晶体管28和第六N沟道MOS晶体管26而从电源端子18流到输入端21，如图2C中的虚线所示。
通过上述配置，输入阻抗被设置为几GΩ至几十GΩ，并且满足期望的电特性以及提高了ESD耐受额定电流，由此，消除了对于制造时的特殊处理或管理的需要，使得能够减少制造交付时间和成本。
在图2A至2C中，示出了25和26为N沟道MOS晶体管的示例，但是即使在各个P沟道MOS晶体管中也获得相同的效果，并且这被包括在本发明的示例中。
图3是描述根据本发明实施例的放大设备(3)的图。此外，向具有与在图1A、2C和图11至12中描述的部件相同的动作和作用的部件分配相同的标号，并且省略详细描述。
在图3的配置中，29是第一NPN晶体管，30是第二NPN晶体管。图3所示的放大设备是这样的装置，在该装置中，在图1所示的配置中，利用第一NPN晶体管29和第二NPN晶体管30代替第五N沟道MOS晶体管25和第六N沟道MOS晶体管26。此外，在图3的配置的放大设备中，通过按照与图1所示的放大设备相似的方式使用第一NPN晶体管29和第二NPN晶体管30的微小电流，可以将输入阻抗设置为几GΩ至几十GΩ。
ECM连接到输入端21，频率特性通过CMOS放大器的高输入阻抗而对于语音频带变得平坦，并且输入阻抗被设置为几GΩ至几十GΩ，由此，在检测到大声的语音或接通ECM的电源之后的响应时间加快，并且实现期望的电特性。
此外，可以通过将第五P沟道MOS晶体管27和第七N沟道MOS晶体管28连接到电压源24的输出端作为ESD保护元件，来构造用于将浪涌电压释放到电源端子或地线端子而不影响从输入端21进入的语音频带的信号(20Hz至20kHz)的路径。浪涌电压从输入端21侵入的情况的电流排放路径与参照图1B和1C描述的电流排放路径相似。此外，输入阻抗被设置为几GΩ至几十GΩ，并且满足期望的电特性以及提高了ESD耐受额定电流，由此，消除了对于制造时的特殊处理或管理的需要，使得能够减少制造交付时间和成本。
此外，由于ESD耐受额定电流取决于第一NPN晶体管29和第二NPN晶体管30的允许电流值，因此需要设置第一NPN晶体管29和第二NPN晶体管30的尺寸，使得输入阻抗为几GΩ至几十GΩ，并且根据元件的特性而获得所述不需要制造时的特殊处理或管理的ESD耐受额定电流。
此外，在图3中，示出了29和30为NPN晶体管的示例，但是即使在各个PNP晶体管中也获得相同的效果，并且这被包括在本发明的示例中。
图4是描述根据本发明实施例的放大设备(4)的图。向具有与在图1A至3和图11至12中描述的部件相同的动作和作用的部件分配相同的标号，并且省略详细描述。图4中示出的放大设备是不包括图3所示的配置中的第五P沟道MOS晶体管27的装置。
在图4的配置的放大设备中，可以通过将第七N沟道MOS晶体管28连接到电压源24的输出端作为ESD保护元件，来构造用于将浪涌电压释放到电源端子或地线端子而不影响从输入端21进入的语音频带的信号(20Hz或20kHz)的路径。浪涌电压从输入端21侵入的情况的电流排放路径与参照图2B和2C描述的电流排放路径相似。此外，输入阻抗被设置为几GΩ至几十GΩ，并且满足期望的电特性以及提高了ESD耐受额定电流，由此，消除了对于制造时的特殊处理或管理的需要，使得能够减少制造交付时间和成本。
在图4中，示出了29和30为NPN晶体管的示例，但是即使在各个PNP晶体管中也获得相同的效果，并且这被包括在本发明的示例中。
图5是描述根据本发明实施例的放大设备(5)的图。向具有与在图1A至4和图11至12中描述的部件相同的动作和作用的部件分配相同的标号，并且省略详细描述。
在图5的配置中，31是第一二极管，32是第二二极管。图5所示的放大设备是这样的装置，在该装置中，在图1所示的配置中，利用第一二极管31和第二二极管32代替第五N沟道MOS晶体管25和第六N沟道MOS晶体管26。此外，在图5的配置的放大设备中，通过按照与图1所示的放大设备相似的方式使用第一二极管31和第二二极管32的微小电流，可以将输入阻抗设置为几GΩ至几十GΩ。
ECM连接到输入端21，频率特性通过CMOS放大器的高输入阻抗而对于语音频带变得平坦，并且输入阻抗被设置为几GΩ至几十GΩ，由此，在检测到大声的语音或接通ECM的电源之后的响应时间加快，并且实现期望的电特性。
此外，可以通过将第五P沟道MOS晶体管27和第七N沟道MOS晶体管28连接到电压源24的输出端作为ESD保护元件，来构造用于将浪涌电压释放到电源端子或地线端子而不影响从输入端21进入的语音频带的信号(20Hz至20kHz)的路径。浪涌电压从输入端21侵入的情况的电流排放路径与参照图1B和1C描述的电流排放路径相似。此外，输入阻抗被设置为几GΩ至几十GΩ，并且满足期望的电特性以及提高了ESD耐受额定电流，由此，消除了对于制造时的特殊处理或管理的需要，使得能够减少制造交付时间和成本。
此外，由于ESD耐受额定电流取决于第一二极管31和第二二极管32的允许电流值，因此需要设置第一二极管31和第二二极管32的尺寸，使得输入阻抗为几GΩ至几十GΩ，并且根据元件的特性而获得所述不需要制造时的特殊处理或管理的ESD耐受额定电流。
图6是描述根据本发明实施例的放大设备(6)的图。向具有与在图1A至5和图11至12中描述的部件相同的动作和作用的部件分配相同的部件，并且省略详细描述。图6中示出的放大设备是不包括图5所示的配置中的第五P沟道MOS晶体管27的装置。
在图6的配置的放大设备中，可以通过将第七N沟道MOS晶体管28连接到电压源24的输出端作为ESD保护元件，来构造用于将浪涌电压释放到电源端子或地线端子而不影响从输入端21进入的语音频带的信号(20Hz至20kHz)的路径。浪涌电压从输入端21侵入的情况的电流排放路径与参照图2B和2C描述的电流排放路径相似。此外，输入阻抗被设置为几GΩ至几十GΩ，并且满足期望的电特性以及提高了ESD耐受额定电流，由此，消除了对于制造时的特殊处理或管理的需要，使得能够减少制造交付时间和成本。
图7A是描述根据本发明实施例的放大设备(7)的图。向具有与在图1A至6和图11至12中描述的部件相同的动作和作用的部件分配相同的标号，并且省略详细描述。在图7A的配置中，33是第三NPN晶体管，34是第四电阻器。图7A所示的放大设备是这样的装置，在该装置中，在图4的配置中，利用第三NPN晶体管33和第四电阻器34代替第七N沟道MOS晶体管28。
在图7A的配置的放大设备中，可以通过将第三NPN晶体管33和第四电阻器34连接到电压源24的输出端作为ESD保护元件，来构造用于将浪涌电压释放到电源端子或地线端子而不影响从输入端21进入的语音频带的信号(20Hz至20kHz)的路径。将参照图7B在基于地线端子19的情况中描述浪涌电压从输入端21侵入的情况的电流排放路径。图7B(a)示出了基于地线端子19的情况中的电流排放路径，图7B(b)示出了第三NPN晶体管33的横截面。
当正浪涌电压施加到输入端21时，在第三NPN晶体管33的集电极和基极之间形成的二极管首先击穿，并且电流在集电极和基极之间的第四电阻器中流动，如参照图7B(b)所示。当此电流与第四电阻器34的乘积达到0.7V或更多时，第三NPN晶体管33导通。然后，电流在第三NPN晶体管33的集电极和发射极之间流动，并且浪涌电流流入地线端子19。也就是说，当正浪涌电压施加到输入端21时，电流在图7B中的点划线所示的路径中流动。另一方面，当负浪涌电压施加到输入端21时，电流经由第三NPN晶体管33的衬底(PSUB)和集电极之间的二极管以及第二NPN晶体管30而从地线端子19流到输入端21，如图7B(a)中的虚线所示。
通过上述配置，输入阻抗被设置为几GΩ至几十GΩ，并且满足期望的电特性以及提高了ESD耐受额定电流，由此，消除了对于制造时的特殊处理或管理的需要，使得能够减少制造交付时间和成本。
在图7中，示出了29和30为NPN晶体管的示例，但是即使在各个PNP晶体管、N沟道MOS晶体管或P沟道MOS晶体管中也获得相同的效果，并且这被包括在本发明的示例中。此外，即使在第四电阻器34具有极小的值时，也获得相同的效果，并且这被包括在本发明的示例中。此外，第四电阻器34通常具有大约5KΩ至20KΩ。此外，第四电阻器34的电阻值可以为0，尽管作为ESD保护元件，被击穿的电压(在释放浪涌电压时的电压)变得有点高(大约几V)。
图8是描述根据本发明实施例的放大设备(8)的图。向具有与在图1A至7B和图11至12中描述的部件相同的动作和作用的部件分配相同的标号，并且省略详细描述。
在图8的配置中，35是第三二极管，36是第四二极管。图8所示的放大设备是这样的装置，在该装置中，在图3所示的配置中，用第三二极管35和第四二极管36代替第五P沟道MOS晶体管27和第七N沟道MOS晶体管28。在图8的配置的放大设备中，可以通过将第三二极管35和第四二极管36连接到电压源24的输出端作为ESD保护元件，来构造用于将浪涌电压释放到电源端子或地线端子而不影响从输入端21进入的语音频带的信号(20Hz或20kHz)的路径。浪涌电压从输入端21侵入的情况的电流排放路径与参照图1B和1C描述的电流排放路径相似。此外，输入阻抗被设置为几GΩ至几十GΩ，并且满足期望的电特性以及提高了ESD耐受额定电流，由此，消除了对于制造时的特殊处理或管理的需要，使得能够减少制造交付时间和成本。
此外，在图8中，示出了29和30为NPN晶体管的示例，但是即使在各个PNP晶体管、N沟道MOS晶体管或P沟道MOS晶体管中也获得相同的效果，并且这被包括在本发明的示例中。
图9是描述根据本发明实施例的放大设备(9)的图。向具有与在图1A至8和图11至12中描述的部件相同的动作和作用的部件分配相同的标号，并且省略详细描述。图9所示的放大设备是这样的装置，在该装置中，在图7A和7B所示的配置中，用第一二极管31和第二二极管32代替第一NPN晶体管29和第二NPN晶体管30。
在图9的配置的放大设备中，可以通过将第三NPN晶体管33和第四电阻器34连接到电压源24的输出端作为ESD保护元件，来构造用于将浪涌电压释放到电源端子或地线端子而不影响从输入端21进入的语音频带的信号(20Hz或20kHz)的路径。浪涌电压从输入端21侵入的情况的电流排放路径与参照图7B描述的电流排放路径相似。此外，输入阻抗被设置为几GΩ至几十GΩ，并且满足期望的电特性以及提高了ESD耐受额定电流，由此，消除了对于制造时的特殊处理或管理的需要，使得能够减少制造交付时间和成本。
即使在第四电阻器34具有极小的值时，也获得相同的效果，并且这被包括在本发明的示例中。此外，第四电阻器34通常具有大约5KΩ至20KΩ。此外，第四电阻器34的电阻值可以为0，尽管作为ESD保护元件被击穿的电压(在释放浪涌电压时的电压)变得有点高(大约几V)。
图10是描述根据本发明实施例的放大设备(10)的图。向具有与在图1A至9和图11至12中描述的部件相同的动作和作用的部件分配相同的标号，并且省略详细描述。图10所示的放大设备是这样的装置，在该装置中，在图8所示的配置中，用第一二极管31和第二二极管32代替第一NPN晶体管29和第二NPN晶体管30。
在图10的配置的放大设备中，可以通过将第三二极管35和第四二极管36连接到电压源24的输出端作为ESD保护元件，来构造用于将浪涌电压释放到电源端子或地线端子而不影响从输入端21进入的语音频带的信号(20Hz或20kHz)的路径。浪涌电压从输入端21侵入的情况的电流排放路径与参照图1B和1C描述的电流排放路径相似。此外，输入阻抗被设置为几GΩ至几十GΩ，并且满足期望的电特性以及提高了ESD耐受额定电流，由此，消除了对于制造时的特殊处理或管理的需要，使得能够减少制造交付时间和成本。
<工业应用性>
本发明可以作为用于将输入阻抗设置为几GΩ至几十GΩ并且提高ESD耐受额定电流的放大设备而使用在诸如移动电话的小型便携设备中。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种放大设备，包括：
放大电路；
电压源；
高电阻电路；以及
ESD保护元件，连接到所述电压源的输出端；
其中，所述放大电路的输入端通过所述高电阻电路连接到所述电压源的输出端；
根据所述电压源的输出电压放大从输入端输入的信号；
所述ESD保护元件包括N沟道MOS晶体管，该N沟道MOS晶体管的漏极连接到所述电压源的输出端，栅极和源极连接到低电势电源端子。
2.如权利要求1所述的放大设备，其中，所述ESD保护元件还包括P沟道MOS晶体管，该P沟道MOS晶体管的漏极连接到电压源的输出端，栅极和源极连接到高电势电源端子。
3.如权利要求1所述的放大设备，其中，所述高电阻电路由MOS晶体管构成。
4.如权利要求1所述的放大设备，其中，所述高电阻电路由双极型晶体管构成。
5.如权利要求1所述的放大设备，其中，所述高电阻电路由二极管构成。
6.一种放大设备，包括：
放大电路；
电压源；
高电阻电路；以及
ESD保护元件，连接到所述电压源的输出端；
其中，所述放大电路的输入端通过所述高电阻电路连接到所述电压源的输出端；
根据所述电压源的输出电压放大从输入端输入的信号；
所述ESD保护元件包括NPN晶体管，该NPN晶体管的集电极连接到电压源的输出端，发射极和基极连接到低电势电源端子。
7.如权利要求6所述的放大设备，其中，所述NPN晶体管的基极通过电阻器连接到所述低电势电源端子。
8.如权利要求6所述的放大设备，其中，所述高电阻电路由双极型晶体管构成。
9.如权利要求6所述的放大设备，其中，所述高电阻电路由二极管构成。
10.一种放大设备，包括：
放大电路；
电压源；
高电阻电路；以及
ESD保护元件，连接到所述电压源的输出端；
其中，所述放大电路的输入端通过所述高电阻电路连接到所述电压源的输出端；并且
根据所述电压源的输出电压放大从输入端输入的信号；
所述ESD保护元件由第一二极管和第二二极管构成，该第一二极管的阴极连接到电压源的输出端，阳极连接到低电势电源端子，该第二二极管的阳极连接到电压源的输出端，阴极连接到高电势电源端子。
11.如权利要求10所述的放大设备，其中，所述高电阻电路由双极型晶体管构成。
12.如权利要求10所述的放大设备，其中，所述高电阻电路由二极管构成。
13.如权利要求1所述的放大设备，其中，电容性信号源连接到所述放大电路的输入端。
14.如权利要求13所述的放大设备，其中，所述电容性信号源是驻极体电容式麦克风。
15.如权利要求1所述的放大设备，其中，所述放大电路是具有高输入阻抗的CMOS放大器。
16.如权利要求6所述的放大设备，其中，电容性信号源连接到所述放大电路的输入端。
17.如权利要求16所述的放大设备，其中，所述电容性信号源是驻极体电容式麦克风。
18.如权利要求6所述的放大设备，其中，所述放大电路是具有高输入阻抗的CMOS放大器。
19.如权利要求10所述的放大设备，其中，电容性信号源连接到所述放大电路的输入端。
20.如权利要求10所述的放大设备，其中，所述放大电路是具有高输入阻抗的CMOS放大器。

Claims (16)

1.一种放大设备，包括：
放大电路；
电压源；以及
高电阻电路；
其中，所述放大电路的输入端通过所述高电阻电路连接到所述电压源的输出端；
根据所述电压源的输出电压放大从输入端输入的信号；
ESD保护元件连接到所述电压源的输出端。
2.如权利要求1所述的放大设备，其中：
所述高电阻电路由MOS晶体管构成；并且
所述ESD保护元件被构成为使得N沟道MOS晶体管的漏极和P沟道MOS晶体管的漏极连接到电压源的输出端，N沟道MOS晶体管的栅极和源极连接到低电势电源端子，并且P沟道MOS晶体管的栅极和源极连接到高电势电源端子。
3.如权利要求1所述的放大设备，其中：
所述高电阻电路由MOS晶体管构成，所述ESD保护元件被构成为使得N沟道MOS晶体管的漏极连接到电压源的输出端，N沟道MOS晶体管的栅极和源极连接到低电势电源端子。
4.如权利要求1所述的放大设备，其中：
所述高电阻电路由双极型晶体管构成，所述ESD保护元件被构成为使得N沟道MOS晶体管的漏极和P沟道MOS晶体管的漏极连接到电压源的输出端，N沟道MOS晶体管的栅极和源极连接到低电势电源端子，P沟道MOS晶体管的栅极和源极连接到高电势电源端子。
5.如权利要求1所述的放大设备，其中：
所述高电阻电路由双极型晶体管构成，所述ESD保护元件被构成为使得N沟道MOS晶体管的漏极连接到电压源的输出端，N沟道MOS晶体管的栅极和源极连接到低电势电源端子。
6.如权利要求1所述的放大设备，其中：
所述高电阻电路由二极管构成，所述ESD保护元件被构成为使得N沟道MOS晶体管的漏极和P沟道MOS晶体管的漏极连接到电压源的输出端，N沟道MOS晶体管的栅极和源极连接到低电势电源端子，并且P沟道MOS晶体管的栅极和源极连接到高电势电源端子。
7.如权利要求1所述的放大设备，其中：
所述高电阻电路由二极管构成，所述ESD保护元件被构成为使得N沟道MOS晶体管的漏极连接到电压源的输出端，N沟道MOS晶体管的栅极和源极连接到低电势电源端子。
8.如权利要求1所述的放大设备，其中：
所述高电阻电路由双极型晶体管构成，所述ESD保护元件被构成为使得NPN晶体管的集电极连接到电压源的输出端，NPN晶体管的发射极和基极连接到低电势电源端子。
9.如权利要求1所述的放大设备，其中：
所述高电阻电路由双极型晶体管构成，所述ESD保护元件被构成为使得NPN晶体管的集电极连接到电压源的输出端，NPN晶体管的发射极连接到低电势电源端子，并且NPN晶体管的基极通过电阻器连接到低电势电源端子。
10.如权利要求1所述的放大设备，其中：
所述高电阻电路由双极型晶体管构成，所述ESD保护元件被构成为使得第一二极管的阴极和第二二极管的阳极连接到电压源的输出端，第一二极管的阳极连接到低电势电源端子，并且第二二极管的阴极连接到高电势电源端子。
11.如权利要求1所述的放大设备，其中：
所述高电阻电路由二极管构成，所述ESD保护元件被构成为使得NPN晶体管的集电极连接到电压源的输出端，并且NPN晶体管的发射极和基极连接到低电势电源端子。
12.如权利要求1所述的放大设备，其中：
所述高电阻电路由二极管构成，所述ESD保护元件被构成为使得NPN晶体管的集电极连接到电压源的输出端，NPN晶体管的发射极连接到低电势电源端子，并且NPN晶体管的基极通过电阻器连接到低电势电源端子。
13.如权利要求1所述的放大设备，其中：
所述高电阻电路由二极管构成，所述ESD保护元件被构成为使得第一二极管的阴极和第二二极管的阳极连接到电压源的输出端，第一二极管的阳极连接到低电势电源端子，并且第二二极管的阴极连接到高电势电源端子。
14.如权利要求1所述的放大设备，其中，电容性信号源连接到放大电路的输入端。
15.如权利要求14所述的放大设备，其中，所述电容性信号源是驻极体电容式麦克风。
16.如权利要求1所述的放大设备，其中，放大电路是具有高输入阻抗的CMOS放大器。
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