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随着无线通讯技术的迅猛发展,消费类电子产品日趋小型化、轻薄化和高度集成化。这些产品的声学输入部分的电路设计也面临着类似的要求。与传统的驻极体电容式麦克风ECM相比,MEMS麦克风具有体积小、成本低、一致性好、耐高温、抗震、工艺重复性好、便于大批量生产、易于集成等优点,使其成为目前消费类电子产品设计中的热门,为其设计专用集成电路也变得相当重要。本课题来源于启攀微电子(上海)有限公司,项目名称为CPM211,主要内容是采用umc35cdmos工艺为欧姆龙公司的一款MEMS麦克风芯片设计一款专用集成电路芯片,芯片中包含低噪前置放大器电路和偏置电路。前置放大器具有阻抗转换功能,可以提高MEMS麦克风输出信号的驱动能力,使后级功率放大器能正常工作,低噪技术则可在此基础上进一步降低SNR的损失。偏置电路主要由带隙基准源、振荡器和电荷泵构成,它输出一个15 V左右的偏置电压以驱动MEMS麦克风正常工作。本文首先介绍本课题研究的目的和意义,然后以麦克风的发展史为铺垫,重点介绍了电容式MEMS麦克风的相关电学参数,为后面制定设计目标提供参考。作为电路设计的框架和依据,MEMS麦克风的低噪前置放大器及偏置电路的系统架构以及理论基础占据了本文四分之一的篇幅。本文的重点部分,详细介绍了低噪前置放大器和偏置电路的电路图,以及使用仿真工具对各个模块进行仿真的过程和结果。考虑到电路设计流程的完整性,本文针对版图设计的流程以及设计中需要重点考虑的因素做了一般性的介绍。在代工厂将MEMS麦克风的低噪前置放大器及偏置电路裸片与MEMS麦克风裸片封装成一个芯片后,本文详细描述了对芯片样品的测试过程和结果。测试结果显示MEMS麦克风的低噪前置放大器及偏置电路芯片与MEMS麦克风芯片封装成品的总电流为160μA、灵敏度为-42 dB,频响曲线在带内平滑,SNR约为60 dB,THD小于0.2%,偏置电压BIAS为15.2V,低噪前置运放的增益为4.5 dB,各项测试指标都能够满足要求。本文提供的MEMS麦克风前置放大器电路和偏置电路方案具有噪声小、灵敏度高、DC-DC升压转换效率高、功耗低等特点,在消费类电子产品中具有极强的工程实用性。