一种硅麦克风及其中的专用集成电路制造技术

本发明专利技术提供一种硅麦克风及其中的专用集成电路，专用集成电路包括电荷泵，电荷泵包括第一升压电路、第二升压电路、第一二极管和第二二极管，每个升压电路均包括N级升压单元，每个升压电路的相邻两级升压单元中的前一级升压单元的输出端与后一级升压单元的输入端相连；第一升压电路的第一控制端和第二升压电路的第二控制端与第一时钟信号相连，第一升压电路的第二控制端和第二升压电路的第一控制端与第二时钟信号相连，第一二极管连接于第一升压电路的输出端和电荷泵的输出端之间；第二二极管连接于第二升压电路的输出端和电荷泵的输出端之间。与现有技术相比，本发明专利技术中的专用集成电路可以有效抑制电荷泵噪音，从而提高硅麦克风的信噪比水平。

A silicon microphone and a dedicated integrated circuit thereof

The invention provides a silicon microphone and the special integrated circuit, integrated circuit including charge pump, charge pump includes a first circuit, second circuit, first and second diodes, each booster circuit includes N voltage output unit, each adjacent boost circuit with two voltage unit in the previous stage boost the unit is connected to the rear end a boosting unit input; the first booster circuit and the first control terminal and a second boost circuit second control terminal and a first clock signal is connected to the first booster circuit second control terminal and second step-up circuit of the first control end is connected with the second clock signal between the output end of the first diode connected to the output the end of the first booster circuit and charge pump; second diodes connected to second boost circuit output terminal and the output terminal of the charge pump Between. Compared with the prior art, the special integrated circuit of the invention can effectively restrain the noise of the charge pump, thereby improving the signal to noise ratio level of the silicon microphone.

【技术实现步骤摘要】
一种硅麦克风及其中的专用集成电路
本专利技术涉及电路设计领域，特别涉及一种硅麦克风及其中的专用集成电路。
技术介绍
目前，应用较多的麦克风包括传统的驻极体电容式麦克风和新兴的硅麦克风（其又称微型硅基麦克风）。与驻极体电容式麦克风相比，硅麦克风具有体积小、对于环境不敏感、不需要很高的偏置电压，具有很强的抗震性能等优点，这使得硅麦克风在便携式数字产品中占有很大的优势，并且随着价格的下降，硅麦克风正在逐步取代驻极体电容式麦克风。请参考图1所示，其为现有技术中的一种硅麦克风的电路示意图。该硅麦克风包括一个微机电系统（Micro-Electro-Mechanical-SystemMicrophone,简称MEMS）芯片110和一个专用集成电路（ApplicationSpecificIntegratedCircuit，简称ASIC）芯片120，这两枚芯片封装在一个表面贴装器件中构成一个完整的麦克风系统。微机电系统芯片110是采用传统的硅半导体加工工艺制作的一个机电系统，其内部设置有等效电容，在工作时，微机电系统芯片110需要加一个相对较高的偏置电压（例如，10V），以使等效电容上储存一定量的电荷，其利用等效电容中的薄膜结构感测声音的压力并产生相应的形变，以将声音信号转化为电压信号并输出该电压信号。专用集成电路芯片120一般采用CMOS工艺制作，其包括缓冲器122、电荷泵124和低通滤波器126。缓冲器112将微机电系统芯片110感应出的微弱的电压信号传递给后续的放大器210或者处理电路；电荷泵124负责产生一个相对高压，该相对高压经低通滤波器126滤波后提供给微机电系统芯片110，以作为微机电系统芯片110工作用偏置电压。由于硅麦克风的灵敏度一般不会很高，因此，为了使信噪比达到理想的水平，硅麦克风中各部件对噪声的要求都很高，而传统的电荷泵所产生的噪声在整个硅麦克风系统中占了比较重要的地位，从而影响了硅麦克风的信噪比水平。现有的电荷泵124为了得到较高的电压往往采用多级的Dickson结构，其最后输出的是一个有较高直流电压分量的高频振荡信号，该高频振荡信号经过低通滤波器126滤除相应高频分量之后得到一个较稳定的直流电压以提供给微机电系统芯片110。这样的结构有两个缺点：一是在最后得到的直流电压上依然会叠加一部分的高频分量，而这成为电荷泵噪声加在整个麦克风系统中的主要部分，其影响硅麦克风的信噪比水平；二是低通滤波器126为了达到理想滤波特性，往往需要在专用集成电路芯片120上集成较大的电容（通常需要在20pF～50pF之间），从而增加了专用集成电路芯片120的成本。因此，有必要提供一种改进的技术方案来克服上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种硅麦克风及其中的专用集成电路，其可以有效的抑制专用集成电路中的电荷泵产生的噪音，从而提高硅麦克风的信噪比水平。为了解决上述问题，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供一种硅麦克风专用集成电路，其包括电荷泵和偏置电压输出端，所述电荷泵的输出端与偏置电压输出端相连。所述电荷泵包括第一升压电路、第二升压电路、第一二极管和第二二极管，每个升压电路均包括N级依次串联的升压单元，每级升压单元都包括一个输入端、一个输出端、第一控制端和第二控制端，每个升压电路的相邻两级升压单元中的前一级升压单元的输出端与后一级升压单元的输入端相连，并且每个升压电路的第一级升压单元的输入端作为该升压电路的输入端与一基准电压相连，每个升压电路的第N级升压单元的输出端作为该升压电路的输出端，N为大于等于2的自然数；第一升压电路的每级升压单元的第一控制端和第二升压电路的每级升压单元的第二控制端都与第一时钟信号相连，第一升压电路的每级升压单元的第二控制端和第二升压电路的每级升压单元的第一控制端都与第二时钟信号相连，第一二极管的正极与第一升压电路的输出端相连，其负极与所述电荷泵的输出端相连；第二二极管的正极与第二升压电路的输出端相连，其负极与所述电荷泵的输出端相连。进一步的，所述电荷泵还包括基准电压产生电路和时钟信号产生电路，所述基准电压产生电路用于产生并输出所述基准电压；所述时钟信号产生电路用于产生并输出第一时钟信号和第二时钟信号，其中第一时钟信号和第二时钟信号为不交叠时钟信号。进一步的，每级升压单元还包括第三二极管、第四二极管、第一电容和第二电容，其中，第三二极管和第四二极管依次串联于该升压单元的输入端和输出端之间，第三二极管的正极与该升压单元的输入端相连，第四二极管的负极与该升压单元的输出端相连；第一电容连接于第三二极管和第四二极管之间的连接节点与第一控制端之间；第二电容连接于该升压单元的输出端与第二控制端之间。进一步的，所述第一时钟信号和第二时钟信号为不交叠时钟信号为所述第一时钟信号的高电平和第二时钟信号的高电平相互交叠，所述第一时钟信号的低电平和第二时钟信号的低电平互不交叠。进一步的，所述时钟信号产生电路包括振荡器和时钟信号产生模块，所述振荡器用于产生并输出一个高频方波信号；所述时钟信号产生模块包括输入端、第一输出端和第二输出端，其输入端与所述振荡器输出的方波信号相连，第一输出端输出所述第一时钟信号，第二输出端输出所述第二时钟信号。进一步的，所述时钟信号产生模块包括非门、第一与非门、第二与非门、第一延时单元和第二延时单元，第一与非门的一个输入端与所述时钟信号产生模块的输入端相连，其另一个输入端与所述时钟信号产生模块的第二输出端相连，其输出端与第一延时单元的输入端相连，第一延时单元的输出端与所述时钟信号产生模块的第一输出端相连；非门的输入端与所述时钟信号产生模块的输入端相连，其输出端与第二与非门的一个输入端相连，第二与非门的另一个输入端与所述时钟信号产生模块的第一输出端相连，第二与非门的输出端与第二延时单元的输入端相连，第二延时单元的输出端与所述时钟信号产生模块的第二输出端相连，所述延时单元用于将其接收的信号延时后输出。进一步的，所述硅麦克风专用集成电路还包括连接于所述电荷泵输出端和所述偏置电压输出端之间的滤波器，所述滤波器包括第三电容，所述第三电容的一端与所述电荷泵输出端和所述偏置电压输出端相连，另一端接地。进一步的，所述硅麦克风专用集成电路还包括电压信号输入端、电压信号输出端和缓冲器，所述缓冲器的输入端与所述电压信号输入端相连，其输出端与电压信号输出端相连，其用于将电压信号输入端接收到的电压信号传递给电压信号输出端。根据本专利技术的另一个方面，本专利技术提供一种硅麦克风，其包括一个微机电系统和硅麦克风专用集成电路，所述微机电系统用于将声音信号转换为电压信号，并将该电压信号提供给所述专用集成电路的电压信号输入端；所述专用集成电路的偏置电压输出端输出偏置电压给所述微机电系统。所述硅麦克风专用集成电路包括电荷泵和偏置电压输出端，所述电荷泵的输出端与偏置电压输出端相连，所述电荷泵包括第一升压电路、第二升压电路、第一二极管和第二二极管，每个升压电路均包括N级依次串联的升压单元，每级升压单元都包括一个输入端、一个输出端、第一控制端和第二控制端，每个升压电路的相邻两级升压单元中的前一级升压单元的输出端与后一级升压单元的输入端相连，并且每个升压电路的第一级升压单元的输入端作为该升压电路的输入端与一基准电压相连，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅麦克风专用集成电路，其特征在于，其包括电荷泵和偏置电压输出端，所述电荷泵的输出端与偏置电压输出端相连，所述电荷泵包括第一升压电路、第二升压电路、第一二极管和第二二极管，每个升压电路均包括N级依次串联的升压单元，每级升压单元都包括一个输入端、一个输出端、第一控制端和第二控制端，每个升压电路的相邻两级升压单元中的前一级升压单元的输出端与后一级升压单元的输入端相连，并且每个升压电路的第一级升压单元的输入端作为该升压电路的输入端与一基准电压相连，每个升压电路的第N级升压单元的输出端作为该升压电路的输出端，N为大于等于2的自然数；第一升压电路的每级升压单元的第一控制端和第二升压电路的每级升压单元的第二控制端都与第一时钟信号相连，第一升压电路的每级升压单元的第二控制端和第二升压电路的每级升压单元的第一控制端都与第二时钟信号相连，第一二极管的正极与第一升压电路的输出端相连，其负极与所述电荷泵的输出端相连；第二二极管的正极与第二升压电路的输出端相连，其负极与所述电荷泵的输出端相连。

【技术特征摘要】
1.一种硅麦克风专用集成电路，其特征在于，其包括电荷泵和偏置电压输出端，所述电荷泵的输出端与偏置电压输出端相连，所述电荷泵包括第一升压电路、第二升压电路、第一二极管和第二二极管，每个升压电路均包括N级依次串联的升压单元，每级升压单元都包括一个输入端、一个输出端、第一控制端和第二控制端，每个升压电路的相邻两级升压单元中的前一级升压单元的输出端与后一级升压单元的输入端相连，并且每个升压电路的第一级升压单元的输入端作为该升压电路的输入端与一基准电压相连，每个升压电路的第N级升压单元的输出端作为该升压电路的输出端，N为大于等于2的自然数；第一升压电路的每级升压单元的第一控制端和第二升压电路的每级升压单元的第二控制端都与第一时钟信号相连，第一升压电路的每级升压单元的第二控制端和第二升压电路的每级升压单元的第一控制端都与第二时钟信号相连，第一二极管的正极与第一升压电路的输出端相连，其负极与所述电荷泵的输出端相连；第二二极管的正极与第二升压电路的输出端相连，其负极与所述电荷泵的输出端相连。2.根据权利要求1所述的硅麦克风专用集成电路，其特征在于，所述电荷泵还包括基准电压产生电路和时钟信号产生电路，所述基准电压产生电路用于产生并输出所述基准电压；所述时钟信号产生电路用于产生并输出第一时钟信号和第二时钟信号，其中第一时钟信号和第二时钟信号为不交叠时钟信号。3.根据权利要求2所述的硅麦克风专用集成电路，其特征在于，每级升压单元还包括第三二极管、第四二极管、第一电容和第二电容，其中，第三二极管和第四二极管依次串联于该升压单元的输入端和输出端之间，第三二极管的正极与该升压单元的输入端相连，第四二极管的负极与该升压单元的输出端相连；第一电容连接于第三二极管和第四二极管之间的连接节点与第一控制端之间；第二电容连接于该升压单元的输出端与第二控制端之间。4.根据权利要求3所述的硅麦克风专用集成电路，其特征在于，所述第一时钟信号和第二时钟信号为不交叠时钟信号为所述第一时钟信号的高电平和第二时钟信号的高电平相互交叠，所述第一时钟信号的低电平和第二时钟信号的低电平互不交叠。5.根据权利要求4所述的硅麦克风专用集成电路，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：周景晖，陈继辉，卢晞，程学农，
申请(专利权)人：无锡华润矽科微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32