麦克风放大电路设计方法及麦克风放大电路与流程

1.本发明涉及一种麦克风放大电路领域，尤其涉及一种消除焊盘寄生电容对信噪比影响的麦克风放大电路设计方法及麦克风放大电路。


背景技术：

2.随着移动通讯技术的发展，手机、pad、笔记本电脑等移动终端逐渐成为生活中不可或缺的电子产品。对于这些电子产品，其内设的麦克风作为声音拾取单元，其拾取的信号经麦克风放大电路输出时的信噪比是产品性能的重要评价指标。
3.相关技术的麦克风放大电路中，如图1所示，麦克风通过焊盘焊接在集成电路的麦克风放大电路，集成电路的焊盘mt’与衬底p-sub’之间形成焊盘寄生电容c
pad’，焊盘寄生电容c
pad’与麦克风的麦克风电容c
mic’组成电容串联电路，通过电压分压降低了输入端vin’处的信号幅度。放大器m1’具有电路噪声，焊盘寄生电容c
pad’的分压造成输入信号变小，从而导致麦克风放大电路的输出端v
out’处的信噪比变小，尤其是当麦克风的麦克风电容c
mic’比较小时，分压更显著，信噪比降低更为显著，使得麦克风放大电路的性能不好。
4.因此，有必要提供一种新的麦克风放大电路设计方法及麦克风放大电路解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明需要解决的技术问题是提供一种信噪比高的麦克风放大电路设计方法及麦克风放大电路。
6.为解决上述技术问题，本发明提供了一种麦克风放大电路设计方法，运用于麦克风与放大电路，所述放大电路包括放大器、偏置电阻、输入端和输出端；所述放大器的输入连接至所述输入端并经串联所述偏置电阻后连接至偏置电压；所述放大器的输出连接至所述输出端；该方法包括如下步骤：
7.将集成电路的衬底与焊盘之间设置一层底层金属，所述焊盘、所述底层金属以及所述衬底之间相互绝缘间隔，并使得所述焊盘与所述底层金属之间形成第一寄生电容，所述底层金属与所述衬底之间形成第二寄生电容；
8.在所述放大电路中寻找电路点，并使得所述电路点满足如下条件：
9.a、所述电路点与所述输入端同相位；
10.b、所述电路点与所述输入端电压增益为大于或等于0.8；
11.c、所述电路点在所述输入端至所述输出端的信号通路内；
12.将所述底层金属连接至所述电路点，将所述焊盘连接至所述输入端；
13.将所述麦克风焊接于集成电路的焊盘以连接麦克风，并充当麦克风电容，并使得所述麦克风电容的一端连接至高电压偏置电压，所述麦克风电容的另一端连接至所述输入端；且使得所述第一寄生电容的一端连接至所述输入端，所述第一寄生电容的另一端连接至所述输出端；所述第二寄生电容的一端连接至所述输出端，所述第二寄生电容的另一端
接地。
14.优选的，所述电路点为所述输出端。
15.优选的，所述放大器为晶体管，所述晶体管的栅极作为所述输入端，所述晶体管的源极作为所述输出端，所述晶体管的漏极连接至接地。
16.优选的，所述放大电路还包括恒流源，所述恒流源的一端连接至电源电压，所述恒流源的另一端连接至所述晶体管的源极，用于为所述晶体管提供偏置电流。
17.优选的，所述麦克风电容为可变电容。
18.本发明还提供一种麦克风放大电路，包括放大器、偏置电阻、输入端、输出端、麦克风电容、第一寄生电容以及第二寄生电容；
19.所述放大器的输入连接至所述输入端，所述放大器的输出连接至所述输出端；
20.所述偏置电阻的一端连接至偏置电压，所述偏置电阻的另一端连接至所述输入端；
21.所述麦克风电容的一端连接至高电压偏置电压，所述麦克风电容的另一端连接至所述输入端；
22.所述第一寄生电容的一端连接至所述输入端，所述第一寄生电容的另一端连接至所述输出端；所述第二寄生电容的一端连接至所述输出端，所述第二寄生电容的另一端接地；
23.其中，所述第一寄生电容和所述第二寄生电容为在集成电路的衬底与所述焊盘之间增加一层底层金属后形成，所述焊盘与所述底层金属之间间隔形成所述第一寄生电容且所述焊盘连接至所述输入端，所述底层金属与所述衬底之间间隔形成所述第二寄生电容且所述底层金属连接至所述输出端。
24.优选的，所述放大器为晶体管，所述晶体管的栅极作为所述输入端，所述晶体管的源极作为所述输出端，所述晶体管的漏极连接至接地。
25.优选的，所述放大电路还包括恒流源，所述恒流源的一端连接至电源电压，所述恒流源的另一端连接至所述晶体管的源极，用于为所述晶体管提供偏置电流。
26.优选的，所述麦克风电容为可变电容。
27.优选的，所述麦克风放大电路为本发明提供的所述的麦克风放大电路设计方法设计形成。
28.与相关技术相比，本发明的麦克风放大电路设计方法及麦克风放大电路中，通过在集成电路的焊盘与衬底之间设置一层底层金属用以屏蔽焊盘电容，从而形成新的第一寄生电容和第二寄生电容，通过在放大电路中寻找满足条件的电路点，使底层金属连接至该电路点，从而使得第一寄生电容的两端信号同相位且增益为大于或等于0.8，电容无电荷变化或者很少的电荷变化，对于麦克风在输入端处无负载效应或者很小的负载效应，因而不会分压造成输入信号减小，第二寄生电容作为输出端的负载，输出端驱动能力足够大，对输出端处的信噪比没有影响，从而使得焊盘的寄生电容对麦克风放大电路的信噪比的影响极大程度的减弱甚至是消除，有效提高了电路性能。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使
用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
30.图1为相关技术中麦克风放大电路的电路图；
31.图2为本发明麦克风放大电路设计方法的流程框图；
32.图3为本发明麦克风放大电路的电路图；
33.图4为本发明麦克风放大电路的其中一实施例电路图。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
35.请同时参图2-3所示，本发明提供了一种麦克风放大电路设计方法，运用于麦克风与放大电路。所述放大电路包括放大器amp、偏置电阻rb、输入端v
in
和输出端v
out
。所述放大器amp的输入连接至所述输入端v
in
并经串联所述偏置电阻rb后连接至偏置电压vb；所述放大器amp的输出连接至所述输出端v
out
。该方法包括如下步骤：
36.步骤s1、将集成电路的衬底p-sub与焊盘mt之间设置一层底层金属m1，所述焊盘mt、所述底层金属m1以及所述衬底p-sub之间相互两两绝缘间隔，并使得所述焊盘mt与所述底层金属m1之间形成第一寄生电容c
pad1
，所述底层金属m1与所述衬底p-sub之间形成第二寄生电容c
pad2
。
37.底层金属m1的设置用于屏蔽焊盘mt的焊盘电容，从而形成新的第一寄生电容c
pad1
和第二寄生电容c
pad2
。
38.步骤s2、在所述放大电路中寻找电路点x，并使得所述电路点x满足如下条件：
39.a、所述电路点x与所述输入端v
in
同相位；
40.b、所述电路点x与所述输入端v
in
的电压增益为大于或等于0.8，优选此处的增益为1。当然，此处的增益接近1也是可行的，比如为0.9，或者0.8等。
41.c、所述电路点x在所述放大电路的所述输入端v
in
至所述输出端v
out
的信号通路内。
42.通过上述三个条件同时满足的情况下在放大电路中寻找确定电路点x。本实施方式中，在所述放大电路中，所述电路点x确定为所述输出端v
out
，所述输出端v
out
处满足上述三个条件。
43.步骤s3、将所述底层金属m1连接至所述电路点x，将所述焊盘mt连接至所述输入端v
in
。
44.步骤s4、将所述麦克风焊接于集成电路的焊盘mt以连接麦克风，并充当麦克风电容c
mic
，并使得所述麦克风电容c
mic
的一端连接至高电压偏置电压v
cp
，所述麦克风电容c
mic
的另一端连接至所述输入端v
in
。且使得所述第一寄生电容c
pad1
的一端连接至所述输入端v
in
，所述第一寄生电容c
pad1
的另一端连接至所述输出端v
out
，所述第二寄生电容c
pad2
的一端连接至所述输出端v
out
，所述第二寄生电容c
pad2
的另一端接地。
45.本实施方式中，所述麦克风电容c
mic
为可变电容。
46.更优的，如图4所示，本发明还提供另一种实施例，即在图3的实施例基础上，所述放大器amp为晶体管m，所述晶体管m的栅极作为所述输入端v
in
，或者是晶体管m的栅极连接至输入端v
in
；所述晶体管m的源极作为所述输出端v
out
，或者是晶体管m的源极连接至输出端v
out
；所述晶体管m的漏极连接至接地。
47.更优的，所述放大电路还包括恒流源i，所述恒流源i的一端连接至电源电压vdd，所述恒流源i的另一端连接至所述晶体管m的源极，用于为所述晶体管m提供偏置电流ib。
48.本发明的上述方法设计的麦克风放大电路中，对于第一寄生电容c
pad1
，因为第一寄生电容c
pad1
两端信号同相位，并且增益为1，因而第一寄生电容c
pad1
没有电荷变化，对麦克风在输入端v
in
处没有负载效应，因而不会分压造成输入端v
in
输入信号减小。对于第二寄生电容c
pad2
，其为输出端v
out
的负载，输出端v
out
驱动能力足够大，对输出端v
out
处的信噪比没有影响，因此通过底层金属m1的设置屏蔽了原来用于焊接麦克风的焊盘中的焊盘寄生电容，并通过形成了新的第一寄生电容和第二寄生电容，从而有效减弱甚至是消除了原来的焊盘寄生电容对信噪比的影响，进而有效的复调了麦克风放大电路的信噪比，改善了电路性能。
49.请参图3，本发明实施例还提供一种麦克风放大电路100，包括放大器amp、偏置电阻rb、输入端v
in
和输出端v
out
、麦克风电容c
mic
、第一寄生电容c
pad1
以及第二寄生电容c
pad2
。
50.所述放大器amp的输入连接至所述输入端v
in
，所述放大器amp的输出连接至所述输出端v
out
。
51.所述偏置电阻rb的一端连接至偏置电压vb，所述偏置电阻rb的另一端连接至所述输入端v
in
。
52.所述麦克风电容c
mic
的一端连接至高电压偏置电压v
cp
，所述麦克风电容c
mic
的另一端连接至所述输入端v
in
。本实施方式中，所述麦克风电容c
mic
为可变电容。
53.所述第一寄生电容c
pad1
的一端连接至所述输入端v
in
，所述第一寄生电容c
pad1
的另一端连接至所述输出端v
out
；所述第二寄生电容c
pad2
的一端连接至所述输出端v
out
，所述第二寄生电容c
pad2
的另一端接地。
54.其中，所述麦克风放大电路100中，具体的，所述麦克风电容c
mic
为麦克风充当。所述第一寄生电容c
pad1
和所述第二寄生电容c
pad2
为在集成电路的衬底p-sub与所述焊盘mt之间增加一层底层金属m1后形成，所述焊盘mt与所述底层金属m1之间绝缘间隔形成所述第一寄生电容c
pad1
且所述焊盘mt连接至所述输入端v
in
，所述底层金属m1与所述衬底p-sub之间绝缘间隔形成所述第二寄生电容c
pad2
且所述底层金属m1连接至所述输出端v
out
。
55.更优的，如图4所示，所述麦克风放大电路100还提供一种具体实施方式，即所述amp为晶体管m，所述晶体管m的栅极作为所述输入端v
in
，或者是晶体管m的栅极连接至输入端v
in
；所述晶体管m的源极作为所述输出端v
out
，或者是晶体管m的源极连接至输出端v
out
；所述晶体管m的漏极连接至接地。
56.本发明的上述麦克风放大电路100中，对于第一寄生电容c
pad1
，因为第一寄生电容c
pad1
两端信号同相位，并且增益为1，因而第一寄生电容c
pad1
没有电荷变化，对麦克风在输入端v
in
处没有负载效应，因而不会分压造成输入端v
in
输入信号减小。对于第二寄生电容c
pad2
，其为输出端v
out
的负载，输出端v
out
驱动能力足够大，对输出端v
out
处的信噪比没有影响，因此通过底层金属m1的设置屏蔽了原来用于焊接麦克风的焊盘中的焊盘寄生电容，并通过形
成了新的第一寄生电容和第二寄生电容，从而有效减弱甚至是消除了原来的焊盘寄生电容对信噪比的影响，进而有效的复调了麦克风放大电路的信噪比，改善了电路性能。
57.更优的，所述放大电路还包括恒流源i，所述恒流源i的一端连接至电源电压vdd，所述恒流源i的另一端连接至所述晶体管m的源极，用于为所述晶体管m提供偏置电流ib。
58.需要说明的是，本发明的所述麦克风放大电路为本发明提供的上述麦克风放大电路设计方法设计形成。
59.与相关技术相比，本发明的麦克风放大电路设计方法及麦克风放大电路中，通过在集成电路的焊盘与衬底之间设置一层底层金属用以屏蔽焊盘电容，从而形成新的第一寄生电容和第二寄生电容，通过在放大电路中寻找满足条件的电路点，使底层金属连接至该电路点，从而使得第一寄生电容的两端信号同相位且增益大于或等于0.8，电容无电荷变化或者很少的电荷变化，对于麦克风在输入端处无负载效应或者很小的负载效应，因而不会分压造成输入信号减小，第二寄生电容作为输出端的负载，输出端驱动能力足够大，对输出端处的信噪比没有影响，从而使得焊盘的寄生电容对麦克风放大电路的信噪比的影响极大程度的减弱甚至是消除，有效提高了电路性能。
60.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。