155] 阻抗元件Z4可以因此被简单地提供为靠近下游电路系统或插孔连接器的一个简 单的分立电阻器。替代地，阻抗元件可以与下游电路系统集成在一起，作为一个简单的片上 的电阻或一个MOS电流源或其他适当的电路系统。
[0156] 还可能实施能够提供更好控制的其他形式的AB类超级源极跟随器输出级。图8 示出根据本发明的一个实施方案的一个替代的AB类超级源极跟随器输出级。在此实施方 案中，先前实施方案的晶体管M5 (参考图5和图6描述的）由均是PMOS晶体管的晶体管M8 和M9代替。晶体管M8和M9串联连接在晶体管M3的栅极节点和供应电压Vdd之间。晶体 管M8的源极节点连接至电压Vdd且晶体管M8的漏极节点连接至晶体管M9的源极节点和晶 体管M4的栅极节点。晶体管M8由第一偏置电压Vbs偏置。晶体管M9的漏极节点连接至晶 体管Ml的漏极节点、晶体管M2的漏极节点以及晶体管M3的栅极节点。晶体管M9的栅极 节点由第二偏置电压Vb9偏置。
[0157] 此实施方案以类似于先前的AB类输出级的方式操作，而不是以更标准的电流镜 配置操作，尽管晶体管M4的电流是通过调制经晶体管M9汲取的电流，经由随之产生的晶体 管M9的栅极-源极电压的调制来调制的。
[0158] 包括分立的晶体管M8和M9可以提供比图5A和图6A中示出的AB类输出级稍微 较好的静态电流控制，然而，它需要额外的偏置线路Vbs和Vb9。
[0159] 应当理解，在所有的实施方案中，可以通过与一个电阻器串联的MOS晶体管、或通 过一个具有或不具有串联的电阻器的JFET来实施晶体管M1-M9。此外，将存在等效电路，其 中一些晶体管或全部晶体管的极性已被反转。还可以存在等效的替代实施方案，其中晶体 管的本体或主体节点被用为晶体管的控制节点而不是晶体管的栅极，例如如上文关于图4C 中的M2所示出的。
[0160] 虽然部件被描述为彼此连接且连接至电路节点，但应当理解，这样的连接可以是 直接的或间接的。无源或有源部件可以被插入互相连接的路径中，而不改变电路的正常操 作。例如，电阻器可以与放大器的输入和输出或别处串联连接以改进ESD或EMI性能，共源 共栅设备可以被插入与MOS设备的漏极串联，以增强输出阻抗，MOS开关可以被插入在路径 中以禁止掉电模式中的任何泄漏路径。
[0161] 本发明的实施方案尤其适用于用于MEMS换能器一一尤其是电容性换能器，诸如 MEMS麦克风--的方法。然而本发明的原理可以应用于放大其他装置，诸如其他电容性传 感器。本发明的实施方案可以被布置为声频和/或信号处理电路的一部分，举例来说，可以 设置在主机设备和/辅助设备中的声频电路。本发明的实施方案还涉及MEMS或类似的电 容性超声波换能器电路。根据本发明的一个实施方案的一个放大器电路可以被实施为一个 集成电路。在使用中，MEMS换能器可以在单片集成电路基底上形成同一集成电路的一部分， 或连接至集成电路并共同封装，或者分开封装且或许经由印刷电路板（PCB)上的连接连接 至集成电路。
[0162] 本发明的实施方案可以用于放大在频率范围20Hz-20kHz内的声频信号；在频率 范围20kHz-300kHz内的超声波信号；或通常低于20Hz的触觉信号。还应当理解，可以实施 其他类型的MEMS电容性传感器，例如，加速器、压力传感器、近距离传感器或流量计。
[0163] 实施方案可以被实施在主机设备中，尤其是例如便携式和/或电池供电的主机设 备，诸如移动电话、声频播放器、视频播放器、PDA、移动计算平台（诸如膝上型电脑或平板 电脑和/或游戏设备），或者实施方案被实施在辅助设备内，这样的耳机、耳塞（可能噪声消 除）或麦克风组件被设计为可经由多线电缆、多极插孔或光学纤维和连接器与这样的主机 设备有线或无线连接。
[0164] 应当理解，上文提到的实施方案示出本发明而不是限制本发明，并且在不偏离所 附权利要求的范围的情况下，本领域技术人员将能够设计一些替代实施方案。词语"包括" 不排除权利要求中列出的元件或步骤之外的元件或步骤的存在，"一个（a或an) "不排除多 个，并且单个特征或其他单元可以满足权利要求中记载的若干单元的功能。权利要求中的 任何参考标号或标签不应被解释为限制权利要求的范围。
【主权项】
1. 一种放大器电路，用于在一个输入节点处接收来自MEMS换能器的输入信号并且在 一个输出节点处递送一个经放大的输出信号，所述放大器电路包括： 一个输出级，具有一个连接至所述输出节点的输出； 一个输入级，包括： 一个第一晶体管，该第一晶体管的栅极节点连接至所述输入节点，该第一晶体管的源 极节点连接至所述输出节点且该第一晶体管的漏极节点连接至所述输出级的一个输入； 一个电流源，所述电流源被配置为将一个电流递送至所述第一晶体管的漏极节点，其 中所述电流源被偏置控制节点处的一个偏置控制电压所控制；以及 一个反馈阻抗网络，包括一个第一端口和一个第二端口，所述第一端口连接至所述输 出节点且所述第二端口连接至所述偏置控制节点。2. 根据权利要求1所述的放大器电路，其中所述反馈阻抗网络在所述第一端口和所述 第二端口之间包括至少一个第一电容器。3.根据权利要求1或2所述的放大器电路，其中所述反馈阻抗网络具有连接至一个参 考电压的第三端口，并且所述反馈阻抗网络形成一个电势分压器，其中所述第二端口递送 一个衰减形式的输出信号。4.根据权利要求3所述的放大器电路，其中所述反馈阻抗网络在所述第二端口和所述 第三端口之间包括至少一个第二电容器。5.根据权利要求3或4所述的放大器电路，其中所述电势分压器被配置为一个可变电 势分压器。6. 根据任一前述权利要求所述的放大器电路，其中所述反馈阻抗网络包括至少一个电 容器和至少一个电阻器。7.根据任一前述权利要求所述的放大器电路，其中所述反馈阻抗网络包括一个可调电 容。8. 根据任一前述权利要求所述的放大器电路，其中所述反馈阻抗网络包括多个电容性 部件和一个开关网络，所述开关网络被配置为用于将所述多个电容性部件中的一个或多个 选择性地连接至所述第二端口。9.根据任一前述权利要求所述的放大器电路，其中所述反馈阻抗网络包括多个电容性 部件和一个开关网络，所述开关网络被配置为用于将所述多个电容性部件中的一个或多个 选择性地连接至所述第一端口或所述第三端口。10. 根据任一前述权利要求所述的放大器电路，其中所述偏置控制节点经由一个高阻 抗结构连接至一个偏置电压。11. 根据权利要求10所述的放大器电路，还包括一个开关，所述开关在所述高阻抗结 构的两端之间。12. 根据任一前述权利要求所述的放大器电路，其中所述电流源是一个第二晶体管，所 述第二晶体管的漏极节点连接至所述第一晶体管的漏极节点，所述第二晶体管的栅极节点 连接至所述偏置控制节点，且所述第二晶体管的源极节点连接至一个参考电压。13.根据任一前述权利要求所述的放大器电路，其中所述电流源是一个第二晶体管，所 述第二晶体管的漏极节点连接至所述第一晶体管的漏极节点，所述第二晶体管的主体节点 连接至所述偏置控制节点，且所述第二晶体管的源极节点连接至一个参考电压。14. 根据任一前述权利要求所述的放大器电路，其中所述输出级包括一个第三晶体管， 其中所述第三晶体管的漏极节点连接至所述输出节点，所述第三晶体管的源极节点连接至 一个参考电压，且所述第三晶体管的栅极节点连接至所述输出级的所述输入节点。15. 根据任一前述权利要求所述的放大器电路，包括一个电路元件，所述电路元件耦合 在一个供应电压和所述输出节点之间，其中所述电路元件包括一个第四晶体管，所述第四 晶体管被配置作为一个恒定电流源。16. 根据权利要求15所述的放大器电路，其中所述第四晶体管的漏极节点连接至所述 输出节点，所述第四晶体管的源极节点连接至所述供应电压，且所述第四晶体管的栅极节 点耦合至所述输出级的输入节点，以提供一个AB类输出配置。17. 根据权利要求16所述的放大器电路，其中所述第四晶体管的漏极连接至所述输出 节点，所述源极节点连接至所述供应电压，且所述栅极节点耦合至一个第五晶体管。18. 根据权利要求17所述的放大器电路，其中所述第五晶体管的栅极节点和漏极节点 耦合至所述反相输出增益级的输入，以改变所述第四晶体管对所述输出级的所述输入处的 电压的依赖性。19. 一种集成电路，包括如任一前述权利要求所述的放大器电路，其中所述MEMS换能 器与所述集成电路一起形成在一个单片集成电路基底上。20. 根据权利要求1-18中的任一项所述的放大器电路，包括一个MEMS换能器，所述 MEMS换能器被耦合至所述输入节点，其中所述MEMS换能器是一个MEMS麦克风。21. -种电子设备，包括如权利要求1-18中的任一项所述的放大器电路，其中所述设 备包括以下中的至少一个：便携式设备、电池供电设备、计算设备、通信设备、声频设备、个 人媒体播放器、游戏设备、移动电话、膝上型电脑以及平板计算设备。22. -种放大器电路，用于放大来自换能器的输入信号以在一个输出节点处提供一个 输出信号，所述放大器电路包括： 一个超级源极跟随器电路，包括： 一个输入晶体管，被配置为由所述输入信号驱动，以及 一个电流参考晶体管，与所述输入晶体管串联连接，被配置为从一个偏置控制节点被 驱动从而为所述输入晶体管提供一个电流参考，其中 所述偏置控制节点被配置为接收一个偏置电压以在所述偏置控制节点上提供一个静 态电压；以及 一个反馈路径，在所述输出节点和所述偏置控制节点之间，所述反馈路径包括一个阻 抗网络，所述阻抗网络被配置为将所述输出信号的至少一部分叠加到所述偏置控制节点上 的所述静态电压上。23. -种放大器电路，用于放大来自换能器的输入信号以在一个输出节点处提供一个 输出信号，所述放大器电路包括： 一个超级源极跟随器电路。
【专利摘要】本发明涉及用于放大来自MEMS换能器的信号的放大器电路系统。提供一个超级源极跟随器电路(40)，该超级源极跟随器电路包括从其输出节点(NOUT)至偏置控制节点(BC)的一个反馈路径，以提供一个可大于1的前置放大器信号增益。第一晶体管(M1)被配置为使其栅极节点连接至输入节点(NIN)用于接收输入信号(VIN)并且其漏极节点连接至输出级(A)的输入节点(X)。第一晶体管的源极节点连接至输出节点(NOUT)。电流源(I2)被配置为递送一个电流至第一晶体管(M1)的漏极节点，其中电流源(I2)被偏置控制节点(BC)处的偏置控制电压(VBC)所控制。提供一个反馈阻抗网络(Z1)，该反馈阻抗网络包括连接至输出节点(NOUT)的第一端口和连接至偏置控制节点(BC)的第二端口。
【IPC分类】H03F1/26, H03F3/45, H03F1/34
【公开号】CN105024653
【申请号】CN201510221413
【发明人】S·艾斯特吉曼斯
【申请人】思睿逻辑国际半导体有限公司
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年5月4日
【公告号】US20150318829