一种麦克风可编程增益放大器集成电路制造技术

本发明专利技术公开了一种麦克风可编程增益放大器集成电路,涉及语音集成电路领域，包括运算放大器、两组第一电容、第二电容、第三电容和开关电容阵列，在运算放大器的差分输入端均串接有去耦用的小容量的第一电容，两个第二电容分别跨接在运算放大器的差分输入端和差分输出端之间；开关电容阵列包括多组串联的第一开关和第四电容，所述第四电容由第一开关选通控制与第二电容或第一电容并联连接，并形成可编程增益；所述第三电容串联有第二开关，所述第二开关以时钟频率进行切换连接，在时钟频率的第一半周期，所述第三电容由第二开关选通，两端分别和输入共模电压、输出共模电压连接；在时钟频率的第二半周期，所述第三电容与第二电容并联。

A microphone programmable gain amplifier IC

【技术实现步骤摘要】
一种麦克风可编程增益放大器集成电路
本专利技术涉及语音集成电路领域，尤其涉及一种麦克风可编程增益放大器集成电路。
技术介绍
在移动通信电子设备中，电路规模和芯片面积是设计中需要重要考虑的因素。在手机系统中，降低主板上各芯片的有效面积，不但意味着所需成本的降低，也意味在同样面积的印刷电路板中可以添加更多的芯片，丰富系统功能。在传统的手机主板中，以电阻、电容和电感为代表的无源表贴器件以直接焊接的形式，占据了大量的系统面积。近年来，归功于SIP(SystemInaPackage)系统级封装技术，工程师可以将这些无源器件与芯片封装在一个管壳内。然而在麦克风至模拟前端放大器的通路中，往往需要较大的去耦合电容，而这些大容值的电容由于面积过大，很难实现SIP封装。一个典型的麦克风至可编程放大器需要利用片外去耦合电容消除麦克风中的直流分量,去耦合电容的容值范围一般在几百纳法至几个微法之间，无法集成在片内。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术的目的是提供一种能将去耦合电容集成于片内的麦克风可编程增益放大器集成电路，以提高麦克风可编程增益放大器电路的集成度。为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种麦克风可编程增益放大器集成电路，包括运算放大器、两组第一电容C1、第二电容C2A、第三电容C2B和开关电容阵列，所述运算放大器包括差分输入端和差分输出端，所述运算放大器的差分输入端均通过第一电容C1和麦克风可编程增益放大器电路的差分信号输入端电连接，所述运算放大器的差分输出端为所述麦克风可编程增益放大器电路的差分信号输出端；两个所述第二电容C2A分别跨接在运算放大器的差分输入端的正极和差分输出端的正极之间，及运算放大器的差分输入端的负极和差分输出端的负极之间；所述开关电容阵列包括多组串联的第一开关SWn和第四电容CXn，所述第四电容CXn由第一开关SWn选通控制与第二电容C2A或第一电容C1并联连接；所述第三电容C2B串联有第二开关，所述第二开关以时钟频率fclk进行切换连接，在时钟频率fclk的第一半周期，所述第三电容C2B由第二开关选通，两端分别和输入共模电压、输出共模电压连接；在时钟频率fclk的第二半周期，所述第三电容C2B与第二电容C2A并联；所述第一电容的电容值在20～100pF。进一步的，所述可编程增益放大器的放大器增益由电容比决定，所述电容比为：其中，C1为第一电容C1的电容值，C2A为第二电容C2A的电容值，为开关电容阵列中所有选通的第四电容CXi的电容值之和，Kxi＝1表示CXi被选通；Kxi＝0表示CXi未被选通。进一步的，所述可编程增益放大器表现为高通滤波器，所述高通滤波器的截止频率fHP为：其中，fHP为高通滤波器的截止频率，fclk为第二开关的切换的时钟频率，C2B为第三电容的容值，C2A为第二电容的容值。进一步的，所述截止频率满足小于等于20Hz。进一步的，所述运算放大器为两级密勒补偿的AB类跨导放大器。进一步的，所述两级密勒补偿的AB类跨导放大器包括偏置电路、第一级的输入放大电路和第二级的输出放大电路；所述偏置电路提供第一偏置电压和第二偏置电压；所述输入放大电路包括第零PMOS管、PMOS差分输入对管、第一负载晶体管对和第二负载晶体管对，PMOS差分输入对管的栅极为所述AB类跨导放大器的差分输入端，所述第一负载晶体管对被偏置在第二偏置电压Vbias；所述第二负载晶体管对被偏置在共模反馈电压；所述PMOS差分输入对管包括第一PMOS管、第二PMOS管；所述第一负载晶体管对包括第一NMOS管NM1a、第二NMOS管NM2a；所述第二负载晶体管对包括第十一NMOS管NM1b、第十二NMOS管NM2b；所述输入放大电路的第一输出端和第一PMOS管的源极、第一NMOS管NM1a、第二NMOS管NM2a的漏级连接；所述输入放大电路的第二输出端和第二PMOS管的源极、第十一NMOS管NM1b、第十二NMOS管NM2b的漏级连接；所述第零PMOS的漏级连接至电源的第一电平，所述第零PMOS的源极和所述第一PMOS管的漏级、所述第二PMOS管的漏级连接，所述第零PMOS管的栅极被偏置在第一偏置电压；所述第一NMOS管NM1a、第二NMOS管NM2a、第十一NMOS管NM1b、第十二NMOS管NM2b的源极连接至电源的第二电平；第二级的输出放大电路包括第一输出放大电路和第二输出放大电路；所述第一输出放大电路包括第三PMOS管、第五MOS管、第三NMOS管、第五NMOS管；所述输入放大电路的第一输出端和第三NMOS管的栅极连接；所述输入放大电路的第二输出端和第五NMOS管的栅极连接；所述第三NMOS管NM3的漏级和第三PMOS管的源极、第三PMOS管的栅极、第五PMOS管的栅极连接；所述第三PMOS管和第五PMOS管的漏极连接至电源的第一电平；所述第三NMOS管和第五NMOS管的源极连接至电源的第二电平；所述第五NMOS管的漏极和第五PMOS管的源极连接于第一输出放大电路的第一差分输出端；在第五NMOS管NM5的栅极和漏极之间跨接有密勒补偿电路；所述第二输出放大电路包括第四PMOS管、第六MOS管、第四NMOS管、第六NMOS管；所述输入放大电路的第一输出端和第四NMOS管的栅极连接；所述输入放大电路的第二输出端和第六NMOS管的栅极连接；所述第六NMOS管的漏级和第四PMOS管的源极、第四PMOS管的栅极、第六PMOS管的栅极连接；所述第四PMOS管和第六PMOS管的漏极连接至第一电平；所述第四NMOS管和第六NMOS管的源极连接至第二电平；所述第六NMOS管的漏极和第六PMOS管的源极连接于第一输出放大电路的第二差分输出端；在第六NMOS管的栅极和漏极之间跨接有密勒补偿电路。进一步的，所述密勒补偿电路包括一串联的电阻和电容。进一步的，可编程增益放大器还包括带隙基准源和低压差线性稳压器；所述带隙基准源为低压差线性稳压器提供参考电压，也为所述两级密勒补偿的AB类跨导放大器提供电流偏置以及共模反馈电压；所述低压差线性稳压器由片外电源供电，为跨导放大器提供电源电压。进一步的，所述片外电源的电压是1.4V，所述跨导放大器的电源电压为1.0V。进一步的，所述带隙基准源输出的所述电流偏置为2μA。进一步的，所述共模反馈电压为0.5V。本专利技术实现了如下技术效果：本专利技术通过开关电容阵列，采用高通滤波器设计思路，可采用较小的去耦电容,从而实现将去耦电容集成于片内的全集成麦克风可编程增益放大器电路，利于实现系统级封装。本专利技术实施例中的放大器为两级密勒补偿的AB类跨导放大器，通过差分放大和AB类的推挽输出放大结构，从而实现低电压供电下的较大的输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种麦克风可编程增益放大器集成电路，其特征在于：包括运算放大器、两组第一电容C1、第二电容C

【技术特征摘要】
1.一种麦克风可编程增益放大器集成电路，其特征在于：包括运算放大器、两组第一电容C1、第二电容C2A、第三电容C2B和开关电容阵列，
所述运算放大器包括差分输入端和差分输出端，所述第一电容C1连接于所述运算放大器的差分输入端和麦克风可编程增益放大器电路的差分信号输入端之间；所述运算放大器的差分输出端为所述麦克风可编程增益放大器电路的差分信号输出端；
两个所述第二电容C2A分别跨接在运算放大器的差分输入端的正极和差分输出端的正极之间，及运算放大器的差分输入端的负极和差分输出端的负极之间；
所述开关电容阵列包括多组串联的第一开关SWn和第四电容CXn，所述第四电容CXn由第一开关SWn选通控制与第二电容C2A或第一电容C1并联连接；
所述第三电容C2B串联有第二开关，所述第二开关以时钟频率fclk进行切换连接，在时钟频率fclk的第一半周期，所述第三电容C2B由第二开关选通，两端分别和输入共模电压、输出共模电压连接；在时钟频率fclk的第二半周期，所述第三电容C2B与第二电容C2A并联。


2.如权利要求1所述的麦克风可编程增益放大器集成电路，其特征在于：所述可编程增益放大器的放大器增益由电容比决定，所述电容比为：



其中，为开关电容阵列中所有选通的第四电容CXi的电容值之和，Kxi＝1表示第四电容CXi被选通；Kxi＝0表示第四电容CXi未被选通。


3.如权利要求1所述的麦克风可编程增益放大器集成电路，其特征在于：所述第一电容的电容值为20～100pF。


4.如权利要求1所述的麦克风可编程增益放大器集成电路，其特征在于：所述可编程增益放大器表现为高通滤波器，所述高通滤波器的截止频率fHP为：



其中，fHP为高通滤波器的截止频率。


5.如权利要求4所述的麦克风可编程增益放大器集成电路，其特征在于：所述截止频率小于等于20Hz。


6.如权利要求1所述的麦克风可编程增益放大器集成电路，其特征在于：所述运算放大器为两级密勒补偿的AB类跨导放大器。


7.如权利要求6所述的麦克风可编程增益放大器集成电路，其特征在于：所述两级密勒补偿的AB类跨导放大器包括偏置电路、第一级的输入放大电路和第二级的输出放大电路；
所述偏置电路提供第一偏置电压和第二偏置电压；
所述输入放大电路包括第零PMOS管、PMOS差分输入对管、第一负载晶体管对和第二负载晶体管对，PMOS差分输入对管的栅极为所述AB类跨导放大器的差分输入端，所述第一负载晶体管对被偏置在第二偏置电压Vbias；所述第二负载晶体管对被偏置在共模反馈电压；
所述PMOS差分输入对管包括第一PMOS管、第二PMOS管；
所述第一负载晶体管对包括第一NMOS管NM1a、第二NMOS管NM2a；

【专利技术属性】
技术研发人员：阮剑剑，陈铖颖，
申请(专利权)人：厦门理工学院，
类型：发明
国别省市：福建;35