[發明專利]麥克風系統和放大電路

在審

• 申請號: 201611093982.9
• 申請日: 2016-12-01
• 公開（公告）號: CN106658303A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 孫麗娜;魏琦;朱佳輝
• 申請（專利權）人: 北京卓銳微技術有限公司
• 主分類號: H04R3/06
• 分類號: H04R3/06
• 代理公司: 北京成創同維知識產權代理有限公司11449
• 代理人: 蔡純,張靖琳

技術領域

本發明涉及麥克風領域，具體而言，涉及麥克風系統和放大電路。

背景技術

微機電系統(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)是一種在半導體制造技術的基礎上發展起來的、融合了光刻、腐蝕、薄膜、硅微加工、非硅微加工和精密機械加工等技術而實現的高科技電子機械系統。MEMS系統一般包括一個用于將其他物理信號轉換為電信號的微機械敏感結構及其相關電路。為滿足人民群眾日益增長的物質文化需求，MEMS系統的體積、成本、靈敏度、線性度等指標也在不斷地優化提高。

MEMS麥克風因其體積小、適于表面貼裝等優點而被廣泛地應用于各種電子裝置，例如：手機、MP3、錄音筆和監聽器材等。當前的MEMS麥克風系統中包含的敏感結構通常為電容式MEMS麥克風傳感器，該敏感結構主要包括一個薄且有彈性的聲學振膜和一個剛性的背極板，從而背極板、聲學振膜以及二者之間的空氣隙共同組成了電容器，用于將聲波信號轉換為電信號。在MEMS麥克風系統中，由于微機電麥克風根據感應到的聲波信號而直接輸出的電信號十分微弱，因此在微機電麥克風系統中通常需要放大電路對微機電麥克風輸出的電信號進行放大。

MEMS麥克風系統的信噪比等于麥克風的靈敏度與系統總噪聲的比值。MEMS麥克風系統中的噪聲的主要來源是：敏感結構的噪聲來源以及電路部分的噪聲來源。

隨著智能手機和智能家居的普及，一方面，人們對微機電麥克風系統的信噪比的要求越來越高，另一方面，一般的應用場合都需要在麥克風工作帶寬內的頻率響應較為平坦，否則麥克風采集到聲波信號的音色在相應的不平坦的頻段也會有所變形，導致聲波信號在轉換為電信號過程中的保真度受到影響。現有技術中，通常通過改變敏感結構或者封裝的物理參數的方法以降低敏感結構的噪聲以及提高系統靈敏度在頻帶內的平坦度，例如修訂封裝后腔形狀與尺寸、改變敏感結構參數等。然而，由于受封裝尺寸和敏感結構加工工藝限制，現有技術在實施時具有一定的難度。例如，隨著封裝尺寸越來越小，敏感結構的后腔體積可以增大的范圍越來越有限；通過減小敏感結構振膜厚度以改變敏感結構參數的方法也會給MEMS加工廠帶來很大的加工難度。

因此，期待在避免增大加工難度的同時進一步提升麥克風系統的信噪比，并增大系統靈敏度在頻帶內的平坦度。

發明內容

本發明提供一種麥克風系統和放大電路，用于在避免增大加工難度的同時進一步提升麥克風系統的信噪比，并增大系統靈敏度在頻帶內的平坦度。

為達到上述目的，根據本發明的第一方面，提供了一種放大電路，包括：緩沖電路，用于對第一電壓信號緩沖得到第二電壓信號；調理電路，用于接收所述第二電壓信號并輸出第三電壓信號，以及驅動電路，用于對第三電壓信號進行驅動得到輸出電壓信號，其中，所述調理電路與所述驅動電路共同形成或者所述調理電路單獨形成有源濾波結構，所述有源濾波結構的頻率特性對第二電壓信號在目標頻帶內的頻率特性提供補正，使得所述麥克風系統在目標頻帶內實現噪聲優化和頻率響應平坦化。

優選地，所述有源濾波結構具有低通特性或者帶阻特性。

優選地，所述調理電路與所述驅動電路共同構成一階或多階的開關濾波結構。

優選地，所述調理電路包括：時鐘模塊，用于輸出互不交疊的第一時鐘信號和第二時鐘信號；第一電容與第二電容，所述第一電容與所述第二電容各有一端接地；串聯的第一開關和第二開關，所述第一開關與所述第二開關分別受控于所述第一時鐘信號和第二時鐘信號，所述第一開關與所述第二開關的公共端與所述第一電容的非接地端相連，所述第一開關的非公共端接收所述第二電壓信號，所述第二開關的非公共端與所述第二電容的非接地端相連并提供第三電壓信號。

優選地，所述驅動電路包括：運算放大器，其正輸入端接收所述第三電壓信號，其輸出端提供所述輸出電壓信號；第三電容、第四電容以及電阻，所述第四電容與所述電阻并聯后連接于所述運算放大器的輸出端與負輸入端之間，所述第三電容一端接地、另一端與所述運算放大器的負輸入端相連。

優選地，所述調理電路包括跨導運算放大器，所述調理電路與所述驅動電路共同構成一階或多階跨導電容濾波結構。

優選地，所述驅動電路包括運算放大器以及多個無源元件，所述運算放大器的輸入端與所述調理電路的輸出端相連，所述運算放大器的輸出端提供所述輸出電壓信號。

優選地，所述放大電路由集成電路實現。