專利名稱：可產生能替代駐極體電壓的前置放大器芯片的制作方法
技術領域：
本發明涉及集成電路芯片設計領域，尤其涉及一種可產生能替代駐極體電壓的前置放大芯片。
背景技術：
目前，在傳統駐極體傳感器尤其是駐極體電容麥克風(ECM=Electret Condenser Microphone)領域，傳感器等效為一個變化的電容，其一個極板是一片帶高電荷的駐極體材料，另一個極板是單面涂有金屬的振動膜片。當聲音傳入時，聲波使振動膜片振動而產生位移，通過振動位移即可產生微小電壓差信號輸出，如此就完成了聲音轉換為電信號的過程。駐極體材料是通過高壓輻照在有機材料(PE、PET、及FET等)上，電荷極化駐留后形成駐極體，即一個帶電荷的極板。由于有機材料的加工工藝等問題，駐極體表面的平整度較差，且駐極體電壓一直存在電勢分布不均勻的問題。另外，駐極體電勢強度易衰減，尤其是遇高溫后電荷易逃逸使電勢衰減幅度大，因此極大地影響了相應傳感器的工作穩定性及一致性。
發明內容
本發明的目的在于，提供一種可產生能替代駐極體電壓的前置放大器芯片，其可以產生一個能達到駐極體電壓強度的高電壓以替代駐極體電壓，有效提高傳感器的工作穩定性及一致性。為實現上述目的，本發明提供一種可產生能替代駐極體電壓的前置放大器芯片， 包括信號輸入端、信號輸出端、及與電容極板電性連接的電壓輸入端，其還包括亞閾值能帶帶隙基準電壓模塊，用于提供基準電壓；帶輸入阻抗可自動變換功能的放大器模塊，用于根據輸入信號的大小自動調節輸入阻抗的減小或增大；電荷泵模塊，用于將亞閾值能帶帶隙基準電壓模塊產生的電壓通過電荷泵倍壓的方式產生一穩定的電壓輸出，通過電壓輸出端提供給電容極板。具體地，所述亞閾值能帶帶隙基準電壓模塊分別與帶輸入阻抗可自動變換功能的放大器模塊、及電荷泵模塊電性連接；帶輸入阻抗可自動變換功能的放大器模塊一端還與信號輸入端電性連接，另一端與信號輸出端電性連接；電荷泵模塊另一端與電壓輸出端電性連接。本發明的亞閾值能帶帶隙基準電壓模塊采用亞閾值帶隙基準源提供一基準電壓， 該亞閾值能帶帶隙基準電壓模塊的直流通路的管子處于亞閾值狀態。所述帶輸入阻抗可自動變換功能的放大器模塊，根據輸入信號與基準電壓比較結果的大小，自動調節輸入阻抗的減小或增大。進一步地，所述電荷泵模塊內包括振蕩電路模塊、多路開關陣列、及反饋調整模塊；
其中，振蕩電路模塊用于將基準電壓提供的振蕩頻率分頻后產生幾組不交疊的時鐘信號，并提供給多路開關陣列作為電容開關信號；多路開關陣列用于切換產生高壓濾波后輸出穩定電壓，同時反饋給反饋調整模塊；反饋調整模塊用于將多路開關陣列產生的穩定電壓與基準電壓進行比較，并根據比較結果的大小控制振蕩電路模塊停止或開始倍壓。所述反饋調整模塊用于將多路開關陣列產生的穩定電壓與基準電壓進行比較，當穩定電壓大于基準電壓時，則輸出信號控制振蕩電路模塊停止倍壓；當穩定電壓小于基準電壓時，則輸出信號控制振蕩電路模塊開始倍壓。所述振蕩電路模塊一端分別與亞閾值能帶帶隙基準電壓模塊、及反饋調整模塊電性連接，另一端與多路開關陣列電性連接；多路開關陣列一端與反饋調整模塊電性連接，另一端與電壓輸出端電性連接；反饋調整模塊一端還與亞閾值能帶帶隙基準電壓模塊電性連接。選擇性地，所述電荷泵模塊采用倍壓方式通過多路開關陣列為電容極板提供一穩定的30V電壓輸出。本發明可產生能替代駐極體電壓的前置放大器芯片，其通過倍壓方式可以產生一個能達到駐極體電壓強度的高電壓以替代駐極體電壓，可以有效提高傳感器的工作穩定性及一致性，極大地提供傳感器應用領域的水平。
圖1為本發明可產生能替代駐極體電壓的前置放大器芯片一具體實施例的電路模塊示意圖； 圖2為圖1中電荷泵模塊一具體實施例的電路模塊示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發明提供一種可產生能替代駐極體電壓的前置放大器芯片，包括 信號輸入端10、信號輸出端20、及與電容極板電性連接的電壓輸入端30。特別地，本發明還包括亞閾值能帶帶隙基準電壓模塊40、帶輸入阻抗可自動變換功能的放大器模塊50、及電荷泵模塊60。其中，亞閾值能帶帶隙基準電壓模塊40用于提供基準電壓。帶輸入阻抗可自動變換功能的放大器模塊50用于根據輸入信號的大小自動調節輸入阻抗的減小或增大。電荷泵模塊60用于將亞閾值能帶帶隙基準電壓模塊40產生的電壓通過電荷泵倍壓的方式產生一穩定的電壓輸出，通過電壓輸出端30提供給電容極板。作為本發明的一種具體實施例，所述亞閾值能帶帶隙基準電壓模塊40分別與帶輸入阻抗可自動變換功能的放大器模塊50、及電荷泵模塊60電性連接；帶輸入阻抗可自動變換功能的放大器模塊50 —端還與信號輸入端10電性連接，另一端與信號輸出端20電性連接；電荷泵模塊60另一端與電壓輸出端30電性連接。在本發明中，所述亞閾值能帶帶隙基準電壓模塊40采用亞閾值帶隙基準源提供一基準電壓，該亞閾值能帶帶隙基準電壓模塊40與傳統的帶隙基準源不同住處在于它的
4直流通路的管子處于亞閾值狀態，相對的內阻上升，電流值下降，具有低工作電壓及低功耗的特性。本發明的帶輸入阻抗可自動變換功能的放大器模塊50，是一個使用了自動變換輸入阻抗技術的高性能信號放大器，其根據輸入信號與基準電壓比較結果的大小，自動調節輸入阻抗的減小或增大，可以實現小信號輸入時增大輸入阻抗，減小信號衰減，大信號輸入時減小輸入阻抗，以避免出現信號阻塞的功能。進一步地，如圖2所示，本發明的電荷泵模塊60內包括振蕩電路模塊62、多路開關陣列64、及反饋調整模塊66。其中，亞閾值能帶帶隙基準電壓模塊40提供的基準電壓為振蕩電路模塊62提供一個穩定的振蕩頻率，振蕩電路模塊62用于將基準電壓提供的振蕩頻率分頻后產生幾組不交疊的時鐘信號，并提供給多路開關陣列64作為電容開關信號。多路開關陣列64用于切換產生高壓濾波后輸出穩定電壓，同時反饋給反饋調整模塊66。反饋調整模塊66用于將多路開關陣列64產生的穩定電壓與基準電壓進行比較，并根據比較結果的大小控制振蕩電路模塊62停止或開始倍壓。具體地，在反饋調整模塊66將多路開關陣列64產生的穩定電壓與基準電壓進行比較的過程中，當穩定電壓大于基準電壓時，則輸出信號控制振蕩電路模塊62停止工作也就停止倍壓；當穩定電壓小于基準電壓時，則輸出信號控制振蕩電路模塊62開始工作也就開始倍壓。作為本發明的一種具體實施例，所述振蕩電路模塊62—端分別與亞閾值能帶帶隙基準電壓模塊40、及反饋調整模塊66電性連接，另一端與多路開關陣列64電性連接；多路開關陣列64 —端與反饋調整模塊66電性連接，另一端與電壓輸出端30電性連接；反饋調整模塊66 —端還與亞閾值能帶帶隙基準電壓模塊40電性連接。作為本發明的一種選擇性實施例，亞閾值能帶帶隙基準電壓模塊40產生的基準電壓提供給帶輸入阻抗可自動變換功能的放大器模塊50做基準使用，另外基準電壓經過電荷泵模塊60采用倍壓方式通過多路開關陣列64為電容極板提供一穩定的30V電壓輸出。與傳統的駐極體電容極板相比，利用本發明提供電壓的電容極板一端電勢穩定，不會出現電勢衰減等問題。綜上所述，本發明可產生能替代駐極體電壓的前置放大器芯片，其通過倍壓方式可以產生一個能達到駐極體電壓強度的高電壓以替代駐極體電壓，可以有效提高傳感器的工作穩定性及一致性，極大地提供傳感器應用領域的水平。以上所述，對于本領域的普通技術人員來說，可以根據本發明的技術方案和技術構思作出其他各種相應的改變和變形，而所有這些改變和變形都應屬于本發明后附的權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種可產生能替代駐極體電壓的前置放大器芯片，包括信號輸入端、信號輸出端、及與電容極板電性連接的電壓輸入端，其特征在于，還包括亞閾值能帶帶隙基準電壓模塊，用于提供基準電壓；帶輸入阻抗可自動變換功能的放大器模塊，用于根據輸入信號的大小自動調節輸入阻抗的減小或增大；電荷泵模塊，用于將亞閾值能帶帶隙基準電壓模塊產生的電壓通過電荷泵倍壓的方式產生一穩定的電壓輸出，通過電壓輸出端提供給電容極板。
2.如權利要求1所述的可產生能替代駐極體電壓的前置放大器芯片，其特征在于，所述亞閾值能帶帶隙基準電壓模塊分別與帶輸入阻抗可自動變換功能的放大器模塊、及電荷泵模塊電性連接；帶輸入阻抗可自動變換功能的放大器模塊一端還與信號輸入端電性連接，另一端與信號輸出端電性連接；電荷泵模塊另一端與電壓輸出端電性連接。
3.如權利要求1所述的可產生能替代駐極體電壓的前置放大器芯片，其特征在于，所述亞閾值能帶帶隙基準電壓模塊采用亞閾值帶隙基準源提供一基準電壓，該亞閾值能帶帶隙基準電壓模塊的直流通路的管子處于亞閾值狀態。
4.如權利要求1所述的可產生能替代駐極體電壓的前置放大器芯片，其特征在于，所述帶輸入阻抗可自動變換功能的放大器模塊，根據輸入信號與基準電壓比較結果的大小， 自動調節輸入阻抗的減小或增大。
5.如權利要求1所述的可產生能替代駐極體電壓的前置放大器芯片，其特征在于，所述電荷泵模塊內包括振蕩電路模塊、多路開關陣列、及反饋調整模塊；振蕩電路模塊用于將基準電壓提供的振蕩頻率分頻后產生幾組不交疊的時鐘信號，并提供給多路開關陣列作為電容開關信號；多路開關陣列用于切換產生高壓濾波后輸出穩定電壓，同時反饋給反饋調整模塊；反饋調整模塊用于將多路開關陣列產生的穩定電壓與基準電壓進行比較，并根據比較結果的大小控制振蕩電路模塊停止或開始倍壓。
6.如權利要求5所述的可產生能替代駐極體電壓的前置放大器芯片，其特征在于，所述反饋調整模塊用于將多路開關陣列產生的穩定電壓與基準電壓進行比較，當穩定電壓大于基準電壓時，則輸出信號控制振蕩電路模塊停止倍壓；當穩定電壓小于基準電壓時，則輸出信號控制振蕩電路模塊開始倍壓。
7.如權利要求5所述的可產生能替代駐極體電壓的前置放大器芯片，其特征在于，所述振蕩電路模塊一端分別與亞閾值能帶帶隙基準電壓模塊、及反饋調整模塊電性連接，另一端與多路開關陣列電性連接；多路開關陣列一端與反饋調整模塊電性連接，另一端與電壓輸出端電性連接；反饋調整模塊一端還與亞閾值能帶帶隙基準電壓模塊電性連接。
8.如權利要求5所述的可產生能替代駐極體電壓的前置放大器芯片，其特征在于，所述電荷泵模塊采用倍壓方式通過多路開關陣列為電容極板提供一穩定的30V電壓輸出。
全文摘要
本發明公開了一種可產生能替代駐極體電壓的前置放大器芯片，包括信號輸入端、信號輸出端、及與電容極板電性連接的電壓輸入端，其還包括亞閾值能帶帶隙基準電壓模塊，用于提供基準電壓；帶輸入阻抗可自動變換功能的放大器模塊，用于根據輸入信號的大小自動調節輸入阻抗的減小或增大；電荷泵模塊，用于將亞閾值能帶帶隙基準電壓模塊產生的電壓通過電荷泵倍壓的方式產生一穩定的電壓輸出，通過電壓輸出端提供給電容極板。本發明可以產生一個能達到駐極體電壓強度的高電壓以替代駐極體電壓，有效提高傳感器的工作穩定性及一致性，極大地提供傳感器應用領域的水平。
文檔編號H03F1/12GK102427334SQ20111028758
公開日2012年4月25日 申請日期2011年9月26日 優先權日2011年9月26日
發明者曹力鋒 申請人:無錫易芯微電子有限公司