專利名稱：可產(chǎn)生能替代駐極體電壓的前置放大器芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其涉及一種可產(chǎn)生能替代駐極體電壓的前置放大芯片。
背景技術(shù)：
目前，在傳統(tǒng)駐極體傳感器尤其是駐極體電容麥克風(fēng)(ECM=Electret Condenser Microphone)領(lǐng)域，傳感器等效為一個(gè)變化的電容，其一個(gè)極板是一片帶高電荷的駐極體材料，另一個(gè)極板是單面涂有金屬的振動(dòng)膜片。當(dāng)聲音傳入時(shí)，聲波使振動(dòng)膜片振動(dòng)而產(chǎn)生位移，通過振動(dòng)位移即可產(chǎn)生微小電壓差信號(hào)輸出，如此就完成了聲音轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的過程。駐極體材料是通過高壓輻照在有機(jī)材料(PE、PET、及FET等)上，電荷極化駐留后形成駐極體，即一個(gè)帶電荷的極板。由于有機(jī)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(shì)分布不均勻的問題。另外，駐極體電勢(shì)強(qiáng)度易衰減，尤其是遇高溫后電荷易逃逸使電勢(shì)衰減幅度大，因此極大地影響了相應(yīng)傳感器的工作穩(wěn)定性及一致性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種可產(chǎn)生能替代駐極體電壓的前置放大器芯片，其可以產(chǎn)生一個(gè)能達(dá)到駐極體電壓強(qiáng)度的高電壓以替代駐極體電壓，有效提高傳感器的工作穩(wěn)定性及一致性。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種可產(chǎn)生能替代駐極體電壓的前置放大器芯片， 包括信號(hào)輸入端、信號(hào)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(zhǔn)電壓模塊，用于提供基準(zhǔn)電壓；帶輸入阻抗可自動(dòng)變換功能的放大器模塊，用于根據(jù)輸入信號(hào)的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)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(zhǔn)電壓模塊產(chǎn)生的電壓通過電荷泵倍壓的方式產(chǎn)生一穩(wěn)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(zhǔn)電壓模塊分別與帶輸入阻抗可自動(dòng)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(dòng)變換功能的放大器模塊一端還與信號(hào)輸入端電性連接，另一端與信號(hào)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(fā)明的亞閾值能帶帶隙基準(zhǔn)電壓模塊采用亞閾值帶隙基準(zhǔn)源提供一基準(zhǔn)電壓， 該亞閾值能帶帶隙基準(zhǔn)電壓模塊的直流通路的管子處于亞閾值狀態(tài)。所述帶輸入阻抗可自動(dòng)變換功能的放大器模塊，根據(jù)輸入信號(hào)與基準(zhǔn)電壓比較結(jié)果的大小，自動(dòng)調(diào)節(jié)輸入阻抗的減小或增大。進(jìn)一步地，所述電荷泵模塊內(nèi)包括振蕩電路模塊、多路開關(guān)陣列、及反饋調(diào)整模塊；
其中，振蕩電路模塊用于將基準(zhǔn)電壓提供的振蕩頻率分頻后產(chǎn)生幾組不交疊的時(shí)鐘信號(hào)，并提供給多路開關(guān)陣列作為電容開關(guān)信號(hào)；多路開關(guān)陣列用于切換產(chǎn)生高壓濾波后輸出穩(wěn)定電壓，同時(shí)反饋給反饋調(diào)整模塊；反饋調(diào)整模塊用于將多路開關(guān)陣列產(chǎn)生的穩(wěn)定電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果的大小控制振蕩電路模塊停止或開始倍壓。所述反饋調(diào)整模塊用于將多路開關(guān)陣列產(chǎn)生的穩(wěn)定電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，當(dāng)穩(wěn)定電壓大于基準(zhǔn)電壓時(shí)，則輸出信號(hào)控制振蕩電路模塊停止倍壓；當(dāng)穩(wěn)定電壓小于基準(zhǔn)電壓時(shí)，則輸出信號(hào)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(zhǔn)電壓模塊、及反饋調(diào)整模塊電性連接，另一端與多路開關(guān)陣列電性連接；多路開關(guān)陣列一端與反饋調(diào)整模塊電性連接，另一端與電壓輸出端電性連接；反饋調(diào)整模塊一端還與亞閾值能帶帶隙基準(zhǔn)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(guān)陣列為電容極板提供一穩(wěn)定的30V電壓輸出。本發(fā)明可產(chǎn)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(chǎn)生一個(gè)能達(dá)到駐極體電壓強(qiáng)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(wěn)定性及一致性，極大地提供傳感器應(yīng)用領(lǐng)域的水平。


圖1為本發(fā)明可產(chǎn)生能替代駐極體電壓的前置放大器芯片一具體實(shí)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(shí)施例的電路模塊示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明提供一種可產(chǎn)生能替代駐極體電壓的前置放大器芯片，包括 信號(hào)輸入端10、信號(hào)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(fā)明還包括亞閾值能帶帶隙基準(zhǔn)電壓模塊40、帶輸入阻抗可自動(dòng)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(zhǔn)電壓模塊40用于提供基準(zhǔn)電壓。帶輸入阻抗可自動(dòng)變換功能的放大器模塊50用于根據(jù)輸入信號(hào)的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)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(zhǔn)電壓模塊40產(chǎn)生的電壓通過電荷泵倍壓的方式產(chǎn)生一穩(wěn)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(fā)明的一種具體實(shí)施例，所述亞閾值能帶帶隙基準(zhǔn)電壓模塊40分別與帶輸入阻抗可自動(dòng)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(dòng)變換功能的放大器模塊50 —端還與信號(hào)輸入端10電性連接，另一端與信號(hào)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(fā)明中，所述亞閾值能帶帶隙基準(zhǔn)電壓模塊40采用亞閾值帶隙基準(zhǔn)源提供一基準(zhǔn)電壓，該亞閾值能帶帶隙基準(zhǔn)電壓模塊40與傳統(tǒng)的帶隙基準(zhǔn)源不同住處在于它的
4直流通路的管子處于亞閾值狀態(tài)，相對(duì)的內(nèi)阻上升，電流值下降，具有低工作電壓及低功耗的特性。本發(fā)明的帶輸入阻抗可自動(dòng)變換功能的放大器模塊50，是一個(gè)使用了自動(dòng)變換輸入阻抗技術(shù)的高性能信號(hào)放大器，其根據(jù)輸入信號(hào)與基準(zhǔn)電壓比較結(jié)果的大小，自動(dòng)調(diào)節(jié)輸入阻抗的減小或增大，可以實(shí)現(xiàn)小信號(hào)輸入時(shí)增大輸入阻抗，減小信號(hào)衰減，大信號(hào)輸入時(shí)減小輸入阻抗，以避免出現(xiàn)信號(hào)阻塞的功能。進(jìn)一步地，如圖2所示，本發(fā)明的電荷泵模塊60內(nèi)包括振蕩電路模塊62、多路開關(guān)陣列64、及反饋調(diào)整模塊66。其中，亞閾值能帶帶隙基準(zhǔn)電壓模塊40提供的基準(zhǔn)電壓為振蕩電路模塊62提供一個(gè)穩(wěn)定的振蕩頻率，振蕩電路模塊62用于將基準(zhǔn)電壓提供的振蕩頻率分頻后產(chǎn)生幾組不交疊的時(shí)鐘信號(hào)，并提供給多路開關(guān)陣列64作為電容開關(guān)信號(hào)。多路開關(guān)陣列64用于切換產(chǎn)生高壓濾波后輸出穩(wěn)定電壓，同時(shí)反饋給反饋調(diào)整模塊66。反饋調(diào)整模塊66用于將多路開關(guān)陣列64產(chǎn)生的穩(wěn)定電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)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(diào)整模塊66將多路開關(guān)陣列64產(chǎn)生的穩(wěn)定電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較的過程中，當(dāng)穩(wěn)定電壓大于基準(zhǔn)電壓時(shí)，則輸出信號(hào)控制振蕩電路模塊62停止工作也就停止倍壓；當(dāng)穩(wěn)定電壓小于基準(zhǔn)電壓時(shí)，則輸出信號(hào)控制振蕩電路模塊62開始工作也就開始倍壓。作為本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，所述振蕩電路模塊62—端分別與亞閾值能帶帶隙基準(zhǔn)電壓模塊40、及反饋調(diào)整模塊66電性連接，另一端與多路開關(guān)陣列64電性連接；多路開關(guān)陣列64 —端與反饋調(diào)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(diào)整模塊66 —端還與亞閾值能帶帶隙基準(zhǔn)電壓模塊40電性連接。作為本發(fā)明的一種選擇性實(shí)施例，亞閾值能帶帶隙基準(zhǔn)電壓模塊40產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓提供給帶輸入阻抗可自動(dòng)變換功能的放大器模塊50做基準(zhǔn)使用，另外基準(zhǔn)電壓經(jīng)過電荷泵模塊60采用倍壓方式通過多路開關(guān)陣列64為電容極板提供一穩(wěn)定的30V電壓輸出。與傳統(tǒng)的駐極體電容極板相比，利用本發(fā)明提供電壓的電容極板一端電勢(shì)穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)電勢(shì)衰減等問題。綜上所述，本發(fā)明可產(chǎn)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(chǎn)生一個(gè)能達(dá)到駐極體電壓強(qiáng)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(wěn)定性及一致性，極大地提供傳感器應(yīng)用領(lǐng)域的水平。以上所述，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案和技術(shù)構(gòu)思作出其他各種相應(yīng)的改變和變形，而所有這些改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明后附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種可產(chǎn)生能替代駐極體電壓的前置放大器芯片，包括信號(hào)輸入端、信號(hào)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(zhǔn)電壓模塊，用于提供基準(zhǔn)電壓；帶輸入阻抗可自動(dòng)變換功能的放大器模塊，用于根據(jù)輸入信號(hào)的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)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(zhǔn)電壓模塊產(chǎn)生的電壓通過電荷泵倍壓的方式產(chǎn)生一穩(wěn)定的電壓輸出，通過電壓輸出端提供給電容極板。
2.如權(quán)利要求1所述的可產(chǎn)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(zhǔn)電壓模塊分別與帶輸入阻抗可自動(dòng)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(dòng)變換功能的放大器模塊一端還與信號(hào)輸入端電性連接，另一端與信號(hào)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(quán)利要求1所述的可產(chǎn)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(zhǔn)電壓模塊采用亞閾值帶隙基準(zhǔn)源提供一基準(zhǔn)電壓，該亞閾值能帶帶隙基準(zhǔn)電壓模塊的直流通路的管子處于亞閾值狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求1所述的可產(chǎn)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(dòng)變換功能的放大器模塊，根據(jù)輸入信號(hào)與基準(zhǔn)電壓比較結(jié)果的大小， 自動(dòng)調(diào)節(jié)輸入阻抗的減小或增大。
5.如權(quán)利要求1所述的可產(chǎn)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(nèi)包括振蕩電路模塊、多路開關(guān)陣列、及反饋調(diào)整模塊；振蕩電路模塊用于將基準(zhǔn)電壓提供的振蕩頻率分頻后產(chǎn)生幾組不交疊的時(shí)鐘信號(hào)，并提供給多路開關(guān)陣列作為電容開關(guān)信號(hào)；多路開關(guān)陣列用于切換產(chǎn)生高壓濾波后輸出穩(wěn)定電壓，同時(shí)反饋給反饋調(diào)整模塊；反饋調(diào)整模塊用于將多路開關(guān)陣列產(chǎn)生的穩(wěn)定電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果的大小控制振蕩電路模塊停止或開始倍壓。
6.如權(quán)利要求5所述的可產(chǎn)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(diào)整模塊用于將多路開關(guān)陣列產(chǎn)生的穩(wěn)定電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，當(dāng)穩(wěn)定電壓大于基準(zhǔn)電壓時(shí)，則輸出信號(hào)控制振蕩電路模塊停止倍壓；當(dāng)穩(wěn)定電壓小于基準(zhǔn)電壓時(shí)，則輸出信號(hào)控制振蕩電路模塊開始倍壓。
7.如權(quán)利要求5所述的可產(chǎn)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(zhǔn)電壓模塊、及反饋調(diào)整模塊電性連接，另一端與多路開關(guān)陣列電性連接；多路開關(guān)陣列一端與反饋調(diào)整模塊電性連接，另一端與電壓輸出端電性連接；反饋調(diào)整模塊一端還與亞閾值能帶帶隙基準(zhǔn)電壓模塊電性連接。
8.如權(quán)利要求5所述的可產(chǎn)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(guān)陣列為電容極板提供一穩(wěn)定的30V電壓輸出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可產(chǎn)生能替代駐極體電壓的前置放大器芯片，包括信號(hào)輸入端、信號(hào)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(zhǔn)電壓模塊，用于提供基準(zhǔn)電壓；帶輸入阻抗可自動(dòng)變換功能的放大器模塊，用于根據(jù)輸入信號(hào)的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)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(zhǔn)電壓模塊產(chǎn)生的電壓通過電荷泵倍壓的方式產(chǎn)生一穩(wěn)定的電壓輸出，通過電壓輸出端提供給電容極板。本發(fā)明可以產(chǎn)生一個(gè)能達(dá)到駐極體電壓強(qiáng)度的高電壓以替代駐極體電壓，有效提高傳感器的工作穩(wěn)定性及一致性，極大地提供傳感器應(yīng)用領(lǐng)域的水平。
文檔編號(hào)H03F1/12GK102427334SQ20111028758
公開日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月26日
發(fā)明者曹力鋒 申請(qǐng)人:無錫易芯微電子有限公司