EDN China > 设计实例 > 模拟设计 > 传感器 > 正文
? 2016博客大赛-不限主题,寻找电子导师,大奖升级??

(多图)电容式MEMS麦克风读出电路设计

周锋?? 李富华?? 乔东海?? 徐栋?? 吕爽?? 陈伟庆?? 苏州大学?? 中国科学院声学研究所 微电子学?? 2015年05月15日 ?? 收藏3

3.2 低噪声低功耗单位增益缓冲器

较之开环运算放大器,使用单位增益缓冲器可得到比开环运放更大的输入阻抗和更小的输出阻抗,从而可以更好地屏蔽麦克风与后续信号处理电路,以避免两者之间的相互影响;同时,还可以更容易地驱动后续信号处理电路。

只需将运算放大器输出端与反相输入端短接,即可实现单位增益缓冲器,如图4所示。与套筒式结构相比,使用折叠结构的运算放大器最大的优点在于易于使运放的输出与输入短接,共模电平的选取也更加容易。

图4 运算放大器
图4 运算放大器

输入管使用尺寸较大的PMOS管,其原因主要有两个:一是与NMOS管相比,PMOS管的1/f噪声更小;二是输入管直流偏置点可以设置得更低,从而使电荷泵输出电压大部分降落在麦克风上。

采用不对称的输入管,反相输入管尺寸更大,其优点在于可以消除输入失调电压的影响,提高分辨率。假如设置运放反相输入端的直流偏压比正相输入端高50mV,那么,当麦克风小信号的幅值小于50mV 时,读出电路分辨率将不受失调电压的影响。而且,反相输入管面积越大,闪烁噪声越小,进而减小了单位增益缓冲器的等效输入噪声。

工作在饱和区的MOS管的跨导与其漏极电流的平方根成正比。但是,工作在亚阈值区的MOS管的跨导与其漏极电流成正比。所以,为了在降低噪声和功耗的同时保持运放的开环增益,设计中采用工作在亚阈值区的输入管。忽略运放第二级对输入噪声的影响,音频范围内二级运放的等效输入噪声电压为:

音频范围内二级运放的等效输入噪声电压

(3)式主要考虑了闪烁噪声的影响。从(3)式可以看出,增大M1~M6的尺寸可以增大M1和M2的跨导,减小M3~M6的跨导可以减小闪烁噪声。需要说明的是,在设计低功耗的二级运放时,为了降低功耗,可以让运放中的一些管子工作在亚阈值区,但这是以增大管子面积、降低运放速度为代价的。在电路设计过程中,往往需要考虑多方面的因素来进行折中优化设计。

【分页导航】


?? ?? ??


打开微信“扫一扫”,打开网页后点击屏幕右上角分享按钮

1.扫描左侧二维码
2.点击右上角的分享按钮
3.选择分享给朋友
?? ??

电容式MEMS麦克风? 读出电路? 失调电压消除?

相关文章

我来评论
美国的游客
美国的游客 ??? (您将以游客身份发表,请登录 | 注册)
?
有问题请反馈