麦克风放大器电路的制作方法

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：

麦克风放大器电路主要包括MEMS传感器和ASIC(Application-Specific Integrated 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 Supply Rejection Ratio，PSRR)决定了噪声从电源到输出的耦合能力，且运用相关麦克风放大器电路的相关麦克风系统一般只能达到66.5dB的信噪比(Signal-Noise-Ratio，SNR)。

相关SNR低的原因之一是相关麦克风放大器电路的自身噪声较高，即在20Hz-20KHz频段内，经过A计权(A-Weight)滤波器滤波后的噪声约为3.5μVrms，而且相关麦克风系统的灵敏度较低。

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。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种麦克风放大器电路，该电路具有低功耗和信噪比高的优势。

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、第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管、第八晶体管、二极管和电阻，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，所述第二晶体管的源极作为所述麦克风放大器电路的输出端；

所述第一晶体管的源极连接至所述第七晶体管的漏极，所述第一晶体管的漏极同时连接至所述第五晶体管的漏极和所述第五晶体管的栅极；

所述第二晶体管的栅极通过所述二极管接地，所述第二晶体管的漏极连接至所述第三晶体管的源极；

所述第三晶体管的栅极连接至所述第二晶体管的栅极，所述第三晶体管的漏极连接至所述第八晶体管的漏极；

所述第四晶体管的栅极连接至偏置电压，所述第四晶体管的源极连接至所述第五晶体管的栅极，所述第四晶体管的漏极连接至电源电压；

所述第五晶体管的源极接地；

所述第六晶体管的栅极连接至所述第五晶体管的栅极，所述第六晶体管的源极接地，所述第六晶体管的漏极连接至所述第二晶体管的源极；

所述第七晶体管的栅极连接至所述第八晶体管的漏极，所述第七晶体管的源极连接至所述第八晶体管的栅极；所述第七晶体管的漏极连接至所述第三晶体管的栅极；

所述第八晶体管的源极连接至所述电源电压；

所述电阻串联至所述电源电压与所述第七晶体管的源极之间。

优选的，所述第一晶体管为PMOS晶体管。

优选的，所述第三晶体管为本征晶体管。

优选的，所述第二晶体管为深N井的NMOS晶体管。

优选的，所述第二晶体管的栅极与所述第二晶体管的体端同时连接至所述第三晶体管的栅极。

优选的，所述第二晶体管的深N井端连接至所述第三晶体管的栅极。

与相关技术相比，本发明的麦克风放大器电路通过所述第一晶体管作为信号输入端，输入信号经过所述第二晶体管作为输出端输出，所述第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管、第八晶体管和所述电阻形成偏置电路，用于产生偏置电流，为作为源跟随器的所述第一晶体管和所述第二晶体管提供所需电流，减少了电流消耗且减少了偏置电路产生的噪声。通过所述第四晶体管启动所述麦克风放大器电路，通过采用本征晶体管的所述第三晶体管提高其源极端的电源抑制比，从而在提高所述麦克风放大器电源抑制比的同时，不会显著降低所述输出端的电压范围，从而不会影响所述麦克风放大器电路的声过载点(Acoustic Overload Point，AOP)。所述第二晶体管采用深N井的NMOS晶体管，利用背栅效应减少了所述第二晶体管的交流电压增益损失，使得输出信号的幅度增大，降低所述第二晶体管的噪声，从而使得所述麦克风放大器电路的信噪比提高。

【附图说明】

图1为本发明的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。本发明提供了一种麦克风放大器电路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、第六晶体管M₆、第七晶体管M₇、第八晶体管M8、二极管D₁和电阻R₁。

所述第一晶体管M₁的栅极作为所述麦克风放大器电路10的输入端接收输入信号V_IN，所述第二晶体管M₂的源极作为所述麦克风放大器电路10的输出端发射输出信号V_OUT。

所述第一晶体管M₁的源极连接至所述第七晶体管M₇的漏极，所述第一晶体管M₁的漏极同时连接至所述第五晶体管M₅的漏极和所述第五晶体管M₅的栅极。所述第一晶体管M₁的源极与所述第七晶体管M₇的漏极之间形成参考电压V_B，所述第一晶体管M₁的漏极分别与所述第五晶体管M₅的漏极及所述第五晶体管M₅的栅极之间形成参考电压V_D。本实施方式中，所述第一晶体管M₁为PMOS晶体管，以降低闪烁噪声。

所述第二晶体管M₂的栅极通过所述二极管D₁接地，所述第二晶体管M₂的漏极连接至所述第三晶体管M₃的源极，所述第三晶体管M₃的源极输出形成参考电压V_C。

具体的，所述第二晶体管M₂为深N井的NMOS晶体管。本实施方式中，所述第二晶体管M₂的栅极与所述第二晶体管M₂的体端同时连接至所述第三晶体管M₃的栅极。更优的，所述第二晶体管M₂的深N井端也连接至所述第三晶体管M₃的栅极。

所述第三晶体管M₃的栅极连接至所述第二晶体管M₂的栅极，所述第三晶体管M₃的漏极连接至所述第八晶体管M₈的漏极，所述第三晶体管M₃的漏极和所述第八晶体管M₈的漏极之间形成参考电压V_A。更优的，所述第三晶体管M₃为本征晶体管。

所述第四晶体管M₄的栅极连接至偏置电压V_ST，所述第四晶体管M₄的源极连接至所述第五晶体管M₅的栅极，所述第四晶体管M₄的漏极连接至电源电压VDD。

所述第五晶体管M₅的源极接地。

所述第六晶体管M₆的栅极连接至所述第五晶体管M₅的栅极，所述第六晶体管M₆的源极接地，所述第六晶体管M₆的漏极连接至所述第二晶体管M₂的源极。

所述第七晶体管M₇的栅极连接至所述第八晶体管M₈的漏极，所述第七晶体管M₇的源极连接至所述第八晶体管M₈的栅极；所述第七晶体管M₇的漏极连接至所述第三晶体管M₃的栅极。

所述第八晶体管M₈的源极连接至所述电源电压VDD。

所述电阻R₁串联至所述电源电压VDD与所述第七晶体管M₇的源极之间。

所述第一晶体管M₁用于接收信号，所述第二晶体管M₂用于输出信号，二者均作为源跟随器。输入信号由所述第一晶体管M₁输入，经过所述源跟随器，即所述第一晶体管M₁和所述第二晶体管M₂处理后从所述第二晶体管M₂的源极输出。

所述第五晶体管M₅、第六晶体管M₆、第七晶体管M₇、第八晶体管M₈和所述电阻R₁形成偏置电路并产生偏置电流，从而给所述第一晶体管M₁和所述第二晶体管M₂提供所需的电流。

所述第四晶体管M₄用于启动所述麦克风放大器电路10：当所述麦克风放大器电路10在启动状态时，所述偏置电压V_ST为高电平，所述第四晶体管M₄打开，所述第四晶体管M₄的沟道电流将从所述电源电压VDD流经所述第四晶体管M₄并注入至所述参考电压V_D，使得所述偏置电路(所述第五晶体管M₅、第六晶体管M₆、第七晶体管M₇、第八晶体管M₈和所述电阻R₁形成)快速启动；当所述麦克风放大器电路10正常工作状态时，所述偏置电压V_ST为低电平，所述第四晶体管M₄关闭，所述参考电压V_D处无多余电流从所述第四晶体管M₄注入。

所述第三晶体管采用本征晶体管，连接至所述参考电压V_A和所述参考电压V_C之间，用于提高所述参考电压V_C处的电源抑制比PSRR。所述参考电压V_C处的交流电信号跟随着所述输入端，因而此处的电源抑制比较于所述参考电压V_A处高。

因本征晶体管的阈值电压接近零甚至为负值，因此所述第三晶体管M₃在提高所述麦克风放大器电路10的电源抑制比PSRR的同时，不会显著降低所述输出端的电压范围，从而不会影响所述麦克风放大器电路10的声过载点(Acoustic Overload Point，AOP)。

所述第二晶体管M₂采用深N井(Deep N Well)的NMOS晶体管，所述第二晶体管M₂的栅极与所述第二晶体管M₂的体端同时连接至所述第三晶体管M₃的栅极，即连接至所述参考电压V_B处。该结构利用背栅效应，使得作为源跟随器的所述第二晶体管M₂的交流电压增益接近1，背栅效应减少了所述第二晶体管M₂的交流电压增益损失，使得所述输出信号V_OUT的幅度增大。同时，背栅效应提升了所述第二晶体管M₂的等效跨导，降低了所述第二晶体管M₂的噪声，从而使得所述麦克风放大器电路10的信噪比提高。

更优的，所述第二晶体管的深N井端也连接至所述参考电压V_B。

所述二极管D₁模拟在所述第二晶体管M₂的深N井和晶片衬底(Deep N Well-to-Psub)之间寄生的P-N结。而所述偏置电路(所述第五晶体管M₅、第六晶体管M₆、第七晶体管M₇、第八晶体管M₈和所述电阻R₁形成)直接累加于作为源跟随器的所述第一晶体管M₁和所述第二晶体管M₂。上述结构使得所述麦克风放大器电路10即减少了电流消耗又减少了所述偏置电路产生的噪声。

本发明的麦克风放大器电路10仅消耗20μ A的电流，而所述输出端的所述输出信号V_OUT在20Hz-20KHz频段内，经过A计权(A-Weight)滤波器滤波后的噪声约为2μVrms，噪声明显降低。在使用较小电流消耗的同时将信噪比SNR提高1dB。

与相关技术相比，本发明的麦克风放大器电路通过所述第一晶体管M₁作为信号输入端，输入信号V_IN经过所述第二晶体管M₂作为输出端输出，所述第五晶体管M₅、第六晶体管M₆、第七晶体管M₇、第八晶体管M₈和所述电阻R₁形成偏置电路，用于产生偏置电流，为作为源跟随器的所述第一晶体管M₁和所述第二晶体管M₂提供所需电流，减少了电流消耗且减少了偏置电路产生的噪声。通过所述第四晶体管M₄启动所述麦克风放大器电路10，通过采用本征晶体管的所述第三晶体管M₃提高其源极端的电源抑制比，从而在提高所述麦克风放大器10电源抑制比的同时，不会显著降低所述输出端的电压范围，从而不会影响所述麦克风放大器电路10的声过载点(Acoustic Overload Point，AOP)。所述第二晶体管M₂采用深N井的NMOS晶体管，利用背栅效应减少了所述第二晶体管M₂的交流电压增益损失，使得输出信号的幅度增大，降低所述第二晶体管M₂的噪声，从而使得所述麦克风放大器电路10的信噪比提高。

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。