CN106060709B - 麦克风放大器电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种麦克风放大器电路，包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第一基准电流源和第二基准电流源；所述第一晶体管的栅极作为所述麦克风放大器电路的输入端，其源极作为输出端，所述第一晶体管的漏极通过所述第一基准电流源接地；所述第二晶体管的栅极连接至所述第一晶体管的漏极，其源极接地，其漏极通过所述第二基准电流源连接至参考电压；所述第三晶体管的栅极连接至所述第二晶体管的漏极，其源极连接至所述第一晶体管的源极，其漏极连接至所述第四晶体管的源极；所述第四晶体管的栅极连接至所述参考电压，其漏极连接至电源电压。与相关技术相比，本发明的麦克风放大器电路具有电流消耗小和PSRR高的优点。

Description

麦克风放大器电路
【技术领域】
本发明涉及一种放大器电路，尤其涉及一种运用在MEMS工艺的麦克风放大器电路。
【背景技术】
MEMS麦克风放大器电路主要包括MEMS传感器和ASIC(Application-SpecificIntegrated Circuit，专用集成电路)，两者电性连接以实现将声音信号转换成电信号从而实现麦克风的功能。
相关技术的麦克风放大器电路中，电源在217赫兹处的电源抑制比(Power SupplyRejection Ratio，PSRR)决定了噪声从电源到输出的耦合能力。
然而，相关技术的麦克风放大器电路中，由于电流源的输出阻抗并非无限大，导致所述麦克风放大器电路普遍存在着电流消耗较大，PSRR较低的问题，一般只能达到80dB，且传感器输出的电信号还会对所述麦克风放大器电路的性能产生影响。
因此，有必要提供一种新的麦克风放大器电路以解决上述问题。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种麦克风放大器电路，该电路具有电流消耗小和PSRR高的优势。
为了达到上述目的，本发明提供了一种麦克风放大器电路，包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第一基准电流源和第二基准电流源；
所述第一晶体管的栅极作为所述麦克风放大器电路的输入端，所述第一晶体管的源极作为所述麦克风放大器电路的输出端，所述第一晶体管的漏极通过所述第一基准电流源接地；
所述第二晶体管的栅极连接至所述第一晶体管的漏极，所述第二晶体管的源极接地，所述第二晶体管的漏极通过所述第二基准电流源连接至参考电压；
所述第三晶体管的栅极连接至所述第二晶体管的漏极，所述第三晶体管的源极连接至所述第一晶体管的源极，所述第三晶体管的漏极连接至所述第四晶体管的源极；
所述第四晶体管的栅极连接至所述参考电压，所述第四晶体管的漏极连接至电源电压。
优选的，所述麦克风放大器电路还包括用于提供所述基准电流的第三基准电流源和串联连接于所述参考电压和所述第四晶体管的栅极之间的第五晶体管，所述第五晶体管的栅极连接至所述第四晶体管的栅极，所述第五晶体管的源极连接至所述参考电压，所述第五晶体管的漏极连接至所述第四晶体管的栅极，所述第三基准电流源一端连接至所述第四晶体管的栅极与所述第五晶体管的漏极之间，所述第三基准电流源的另一端接地，所述第五晶体管和所述第三基准电流源用于给所述第四晶体管提供栅极电压。
优选的，所述麦克风放大器电路还包括电容器，所述电容器的一端接地，所述电容器的另一端连接至所述第三晶体管的栅极，所述第二晶体管、所述第二基准电流源和所述第三晶体管形成负反馈电路，所述电容器用于对所述负反馈电路进行相位补偿。
优选的，所述电容器为交流耦合电容。
优选的，所述麦克风放大器电路还包括模拟负载，所述模拟负载的一端与所述麦克风放大器电路的输出端连接，所述模拟负载的另一端接地。
优选的，所述模拟负载包括相互并连连接的负载电阻和负载电容。
优选的，所述第三晶体管和所述第四晶体管均为本征晶体管。
优选的，所述麦克风放大器电路还包括稳压器，所述参考电压由所述稳压器的输出端提供。
与相关技术相比，本发明的麦克风放大器电路通过所述第三晶体管和所述第四晶体管配合，降低所述电源电压从所述第三晶体管和所述第四晶体管所在的电路支路到输出的耦合；在所述电源电压的基础上，增设所述参考电压，二者共同提供电源，使得从所述第二基准电流源和所述第三基准电流源耦合至输出的电源噪声降低，从而使所述麦克风放大器电路的PSRR显著提高，进一步改善麦克风的声学性能。
【附图说明】
图1为本发明的第一较佳实施例的麦克风放大器电路的电路结构图。
图2为本发明的第二较佳实施例的麦克风放大器电路的电路结构图。
【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。
请参阅图1，为本发明的第一较佳实施例的麦克风放大器电路的电路结构图。本实施例中，麦克风放大器电路10包括第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3、第四晶体管M4、第一基准电流源I1、第二基准电流源I2以及电容器C1。所述第一晶体管M1的栅极作为所述麦克风放大器电路10的输入端，所述第一晶体管M1的源极作为所述麦克风放大器电路10的输出端，所述第一晶体管M1的漏极通过所述第一基准电流源I1接地，所述第一基准电流源I1用于定义所述第一晶体管M1的静态电流。上述电路结构可实现阻抗的转换作用，也就是说，所述第一晶体管M1的输入阻抗大，而输出阻抗小，因此适合作为麦克风中的传感器部件的接口电路。即第一电信号Vin由所述第一晶体管M1的栅极输入至所述麦克风放大器电路10，经所述麦克风放大器电路10处理后形成第二电信号Vout并由所述第一晶体管M1的源极输出。
所述第二晶体管M2的栅极连接至所述第一晶体管M1的漏极，所述第二晶体管M2的源极接地，所述第二晶体管M2的漏极通过所述第二基准电流源I2连接至参考电压VLDO。更优的，为了保证所述参考电压VLDO的稳定可靠性，所述麦克风放大器电路10设置稳压器(未图示)，所述参考电压VLDO由所述稳压器的输出端提供。当然，所述参考电压VLDO也可由其外部的稳压器提供。
所述第三晶体管M3的栅极连接至所述第二晶体管M2的漏极，所述第三晶体管M3的源极连接至所述第一晶体管M1的源极，所述第三晶体管M3的漏极连接至所述第四晶体管M4的源极。
本实施方式中，所述第二晶体管M2、第三晶体管M3和所述第二基准电流源I2构成了负反馈电路，用于降低所述麦克风放大器电路10的输出阻抗。
所述第四晶体管M4的栅极连接至所述参考电压VLDO，所述第四晶体管M4的漏极连接至电源电压VDD。所述第四晶体管M4的源极连接至所述第三晶体管M3的漏极，用于降低所述电源电压VDD从所述第四晶体管M4和所述第三晶体管M3支路到输出的耦合。
所述电容器C1的一端接地，所述电容器C1的另一端连接至所述第三晶体管M3的栅极，所述第二晶体管M2、所述第二基准电流源I2和所述第三晶体管M3形成负反馈电路，用于降低所述麦克风放大器电路10的输出阻抗，所述电容器C1用于对所述负反馈电路进行相位补偿。本实施方式中，所述电容器C1为交流耦合电容。
本实施方式中，所述第三晶体管M3和所述第四晶体管M4均为本征晶体管。本征晶体管的阈值电压接近零或甚至为负值，从而提高所述麦克风放大器电路10的输出端的电压范围。
进一步地，所述麦克风放大器电路10还包括模拟负载，所述模拟负载的一端与所述麦克风放大器电路10的输出端连接，所述模拟负载的另一端接地。具体的，所述模拟负载包括相互并连连接的负载电阻RL和负载电容CL。
参考图2，为本发明的第二较佳实施例的麦克风放大器电路的电路结构图。本发明提供的麦克风放大器电路10包括第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3、第四晶体管M4、第五晶体管M5、第一基准电流源I1、第二基准电流源I2、第三基准电流源I3和电容器C1。其中第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3、第一基准电流源I1、第二基准电流源I2和电容器C1等的电路连接结构与第一实施例相同，在此不作赘述。
本实施例中，所述第四晶体管M4的栅极经所述第五晶体管M5连接至所述参考电压VLDO，所述第四晶体管M4的漏极连接至电源电压VDD。所述第四晶体管M4的源极连接至所述第三晶体管M3的漏极，用于降低所述电源电压VDD从所述第四晶体管M4和所述第三晶体管M3支路到输出的耦合。
所述第五晶体管M5串联连接于所述参考电压VLDO和所述第四晶体管M4的栅极之间。具体的，所述第五晶体管M5的栅极连接至所述第四晶体管M4的栅极，所述第五晶体管M5的源极连接至所述参考电压VLDO，所述第五晶体管M5的漏极连接至所述第四晶体管M4的栅极。所述第三基准电流源I3的一端连接至所述第四晶体管M4的栅极与所述第五晶体管M5的漏极之间，所述第三基准电流源I3的另一端接地，所述第五晶体管M5和所述第三基准电流源I3用于给所述第四晶体管M4提供栅极电压。
本实施方式中，所述参考电压VLDO经所述第二基准电流源I2连接所述第二晶体管M2的漏极，同时所述参考电压VLDO连接至所述第五晶体管M5的源极，因此，所述麦克风放大器电路10中由所述参考电压VLDO和所述电源电压VDD同时提供电源。因所述参考电压VLDO本身的PSRR较高，因此从所述第二基准电流源I2和所述第三基准电流源I3耦合到输出的电源噪声被降低，进一步使得所述麦克风放大器电路10的PSRR明显提升。
所述麦克风放大器电路10的PSRR相较于相关技术的麦克风放大器电路可提高约30dB，即可达到约110dB，使得所述输出端的信噪比显著提高，改善了声学性能。
本实施方式中，所述第三晶体管M3和所述第四晶体管M4均为本征晶体管。本征晶体管的阈值电压接近零或甚至为负值，从而提高所述麦克风放大器电路10的输出端的电压范围。
与第一实施例相类似，所述麦克风放大器电路10还可以包括模拟负载，所述模拟负载的一端与所述麦克风放大器电路10的输出端连接，所述模拟负载的另一端接地。具体的，所述模拟负载包括相互并连连接的负载电阻RL和负载电容CL。
所述第三晶体管M3和所述第四晶体管M4所在的电路支路直接由所述电源电压VDD提供，而不是由所述参考电压VLDO提供全部电源，该电路设计中，当所述负载电阻RL较小时，较大的电流直接由所述电源电压VDD提供，减少了所述参考电压VLDO的负载，从而使得所述参考电压VLDO可由简单和低功耗的方案实现。
与相关技术相比，本发明的麦克风放大器电路10通过所述第三晶体管M3和所述第四晶体管M4配合，降低所述电源电压VDD从所述第三晶体管M3和所述第四晶体管M4所在的电路支路到输出的耦合；在所述电源电压VDD的基础上，增设所述参考电压VLDO，二者共同提供电源，使得从所述第二基准电流源I2和所述第三基准电流源I3耦合至输出的电源噪声降低，从而使所述麦克风放大器电路10的PSRR显著提高，进一步改善相关产品的声学性能。
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 (8)

1.一种麦克风放大器电路，其特征在于，包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第一基准电流源和第二基准电流源；
所述第一晶体管的栅极作为所述麦克风放大器电路的输入端，所述第一晶体管的源极作为所述麦克风放大器电路的输出端，所述第一晶体管的漏极通过所述第一基准电流源接地；
所述第二晶体管的栅极连接至所述第一晶体管的漏极，所述第二晶体管的源极接地，所述第二晶体管的漏极通过所述第二基准电流源连接至参考电压；
所述第三晶体管的栅极连接至所述第二晶体管的漏极，所述第三晶体管的源极连接至所述第一晶体管的源极，所述第三晶体管的漏极连接至所述第四晶体管的源极；
所述第四晶体管的栅极连接至所述参考电压，所述第四晶体管的漏极连接至电源电压。
2.根据权利要求1所述的麦克风放大器电路，其特征在于，所述麦克风放大器电路还包括第三基准电流源和串联连接于所述参考电压和所述第四晶体管的栅极之间的第五晶体管，所述第五晶体管的栅极连接至所述第四晶体管的栅极，所述第五晶体管的源极连接至所述参考电压，所述第五晶体管的漏极连接至所述第四晶体管的栅极，所述第三基准电流源一端连接至所述第四晶体管的栅极与所述第五晶体管的漏极之间，所述第三基准电流源的另一端接地，所述第五晶体管和所述第三基准电流源用于给所述第四晶体管提供栅极电压。
3.根据权利要求1或2所述的麦克风放大器电路，其特征在于，所述麦克风放大器电路还包括电容器，所述电容器一端接地，另一端连接至所述第三晶体管的栅极，所述第二晶体管、所述第二基准电流源和所述第三晶体管形成负反馈电路，所述电容器用于对所述负反馈电路进行相位补偿。
4.根据权利要求3所述的麦克风放大器电路，其特征在于，所述电容器为交流耦合电容。
5.根据权利要求3所述的麦克风放大器电路，其特征在于，所述麦克风放大器电路还包括模拟负载，所述模拟负载一端与所述麦克风放大器电路的输出端连接，另一端接地。
6.根据权利要求5所述的麦克风放大器电路，其特征在于，所述模拟负载包括相互并连连接的负载电阻和负载电容。
7.根据权利要求3所述的麦克风放大器电路，其特征在于，所述第三晶体管和所述第四晶体管均为本征晶体管。
8.根据权利要求3所述的麦克风放大器电路，其特征在于，所述麦克风放大器电路还包括稳压器，所述参考电压由所述稳压器的输出端提供。
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