一種接口電路設計方法、系統及接口電路的製作方法

2023-06-14 21:55:56

專利名稱：一種接口電路設計方法、系統及接口電路的製作方法
技術領域：
本申請涉及電路設計的領域，特別涉及一種接口電路設計方法、系統及接口電路。
背景技術：
駐極體麥克風作為一種聲電轉換設備，由於其具備體積小、結構簡單、電特性好、耐震動以及價格便宜等優點，被廣泛應用於車載設備上。駐極體麥克風集成在車載設備上時，為了降低駐極體麥克風的輸出阻抗，在駐極體麥克風內部安裝一個FET (Field Effect Transistor，場效應管)作為阻抗轉換器。並且駐極體麥克風上外加直流電壓，該直流電壓為場效應管提供偏置電壓。雖然上述方式可以降低駐極體麥克風的輸出阻抗，但是並未考慮駐極體麥克風的 抗幹擾、抗靜電和輸出增益等各方面的功能，因此目前急需一種接口電路設計方法，以提高駐極體麥克風的抗幹擾、抗靜電和輸出增益功能。

發明內容
本申請所要解決的技術問題是提供一種接口電路設計方法，用以解決現有技術中未考慮駐極體麥克風的抗幹擾、抗靜電和輸出增益等各方面的功能，進一步，可以提高駐極體麥克風(MIC, Micrometer)的抗幹擾、抗靜電和輸出增益功能。基於本申請的一方面，本申請提供了一種接口電路設計方法，包括根據對接口電路試驗的靜電模型和所述靜電模型對應的強度等級，選取與所述靜電模型和所述強度等級對應的瞬態電壓抑制器(TVS)，以對駐極體麥克風(MIC)進行靜電防護；根據駐極體MIC中的場效應管(FET)的工作狀態和輸出增益，選取與所述FET的漏極和源極連接的偏置電阻；獲取噪聲衰減，選取所述噪聲衰減對應的低通濾波器，並調整所述低通濾波器的參數，以選取所述FET的外加偏置電源對應的低通濾波器；選取帶通濾波器並調整所述帶通濾波器參數，得出調整後的帶通濾波器，由所述調整後的帶通濾波器對接口電路的輸出噪聲進行濾波； 選取射頻濾波電容進行射頻降噪濾波。進一步，所述選取與所述FET的漏極和源極連接的偏置電阻包括依據公式Rb *2*Rb得到偏置電阻Rb對應的交流輸出電壓峰峰值Ub，Rb』為FET的外接偏置電阻，其中，A為駐極體MIC的靈敏度值，B為聲壓；比較U』和Ub，在U』不小於Ub的情況下，將得出的Rb作為最佳差分偏置電阻；在U，小於Ub的情況下，用Ub代替U，，返回執行依據Ub=2°_ 5*10 _/2°/Rb』 *2*Rb得到交流輸出電壓峰峰值Ub對應的偏置電阻Rb ;其中所述U，為駐極體MIC對應的接收端的最大輸入電壓；或者，所述選取與所述FET的漏極和源極連接的偏置電阻包括依據公式Rb < ((ViSB-l)/IDS-R』 )/2得出一個偏置電阻Rb，其中所述R』為駐極體MIC內置的電阻，Viw為所述FET的外加偏置電源，Ids為駐極體MIC的最大電流損耗；依據公式Ub=2°_5*10 (Α+Β+ΔΒ)/27Κ/ *2*Rb得到偏置電阻Rb對應的交流輸出電壓峰峰值Ub，Rb』為FET的外接偏置電阻，A為駐極體MIC的靈敏度值，B為聲壓，Λ B為在B的差值;比較U』和Ub，在U』不小於Ub的情況下，將得出的Rb作為最佳差分偏置電阻；在U，小於Ub的情況下，用Ub代替U，，返回執行依據Ub=2°_5*10(—°/Rb』 *2*Rb得到交流輸出電壓峰峰值Ub對應的偏置電阻Rb ;其中所述U，為駐極體MIC對應的接收端的最大輸入電壓。
進一步，所述選取帶通濾波器並調整所述帶通濾波器參數，得出調整後的帶通濾波器包括判斷在經過FET放大之後電信號對應的聲音信號的強度是否滿足終端預設的聲音信號的強度，在經過FET放大之後電信號對應的聲音信號的強度不滿足終端預設的聲音信號的強度的情況下，選擇有源放大帶通濾波器，並依據駐極體MIC自身引入的噪聲或者接口電路的導線所串入的噪聲調整有源放大通濾波器的第一截止頻率和第二截止頻率；在經過FET放大之後電信號對應的聲音信號的強度滿足終端預設的聲音信號的強度的情況下，選擇無源帶通濾波器，並依據駐極體MIC自身引入的噪聲或者接口電路的導線所串入的噪聲調整無源放大通濾波器的第一截止頻率和第二截止頻率。進一步，所述獲取噪聲衰減，選取所述噪聲衰減對應的低通濾波器，並調整所述低通濾波器的參數，以選取所述FET的外加偏置電源對應的低通濾波器包括由公式20*Lg (Λ Ul/Λ U2)計算出噪聲衰減,根據所述噪聲衰減選取低通濾波器，其中，Λ Ul為接口電路的噪聲，Δ U2為所述FET的外加偏置電源噪聲；根據駐極體MIC生成的電信號的頻帶範圍，確定低通濾波器的截止頻率的範圍，並依據噪聲衰減，調整低通濾波器的截止頻率，以選取所述FET的外加偏置電源對應的低通濾波器。進一步，所述的接口電路設計方法還包括印刷電路板(PCB)優化；所述PCB優化包括從駐極體MIC至駐極體MIC對應的接收端依次放置TVS、偏置電阻、帶通濾波器和射頻濾波電容；將所述接口電路設計為差分電路，所述PCB劃分為第一接地層、第二接地層以及設置在所述第一接地層和第二接地層之間的信號層，其中所述第一接地層和所述第二接地層分別接地，並且通過過孔連接，所述信號層傳輸差分信號，所述差分信號的走線等長，並且所述差分信號的走線未跨越或平行於噪聲的走線。基於本申請的另一方面，本申請還提供了一種接口電路設計系統，包括第一選取模塊，用於根據接口電路的靜電模型和所述靜電模型對應的強度等級，選取與所述靜電模型和所述強度等級對應的瞬態電壓抑制器(TVS)，以對駐極體麥克風(MIC)進行靜電防護；第二選取模塊，用於根據駐極體MIC中的場效應管(FET)的工作狀態和輸出增益，選取與所述FET的漏極和源極連接的偏置電阻；
第三選取模塊，用於獲取噪聲衰減，選取所述噪聲衰減對應的低通濾波器，並調整所述低通濾波器的參數，以選取所述FET的外加偏置電源對應的低通濾波器；第四選取模塊，用於選取帶通濾波器並調整所述帶通濾波器參數，得出調整後的帶通濾波器，由所述調整後的帶通濾波器對接口電路的輸出噪聲進行濾波；第五選取模塊，用於選取射頻濾波電容進行射頻降噪濾波。進一步，所述第二選取 模塊包括第一計算單元、第二計算單元和第一比較單元，其中，第一計算單元，用於依據公式Rb < ((ViM-l)/IDS_R』 )/2得出一個偏置電阻Rb，其中所述R』為駐極體MIC的內置電阻，Viw為所述FET的外加偏置電源，Ids為駐極體MIC的最大電流損耗；第二計算單元，依據Ub=2°_5*10 (A+B)/2°/Rb』 *2*Rb得到偏置電阻Rb對應的交流輸出電壓峰峰值Ub, Rb』為FET的外接偏置電阻，其中，A為駐極體MIC的靈敏度值，B為聲壓；第一比較單元，用於比較U，和Ub，在U，不小於Ub的情況下，將得出的Rb作為最佳差分偏置電阻；在『小於Ub的情況下，用Ub代替U』，並觸發所述第二計算單元，由第二計算單元得到交流輸出電壓峰峰值Ub對應的偏置電阻Rb ；或所述第二選取模塊包括第三計算單元、第四計算單元和第二比較單元，其中，第三計算單元，用於依據公式Rb < ((ViM-l)/IDS_R』 )/2計算出一個偏置電阻Rb ；第四計算單元，依據公式Ub=2°_5*10(A+B+AB)/27Rb』 *2*Rb得到偏置電阻Rb對應的交流輸出電壓峰峰值Ub，其中，A為駐極體MIC的靈敏度值，B為聲壓，Λ B為在B的差值；第二比較單元，用於比較U』和Ub，在U』不小於Ub的情況下，將得出的Rb作為最佳差分偏置電阻；在『小於Ub的情況下，用Ub代替U』，並觸發所述第四計算單元，由第四計算單元得到交流輸出電壓峰峰值Ub對應的偏置電阻Rb。進一步，其特徵在於，所述第四選取模塊包括判斷單元，用於判斷在經過FET放大之後電信號對應的聲音信號的強度是否滿足終端預設的聲音信號的強度；第一低通濾波單元，用於在經過FET放大之後電信號對應的聲音信號的強度不滿足終端預設的聲音信號的強度情況下，選擇有源放大帶通濾波器，並依據駐極體MIC自身引入的噪聲或者接口電路的導線所串入的噪聲調整有源放大通濾波器的第一截止頻率和
第二截止頻率；第二低通濾波單元，用於在經過FET放大之後電信號對應的聲音信號的強度滿足終端預設的聲音信號的強度的情況下，選擇無源帶通濾波器，並依據駐極體MIC自身引入的噪聲或者接口電路的導線所串入的噪聲調整無源放大通濾波器的第一截止頻率和第二截止頻率。進一步，第三選取模塊包括計算單元,用於根據公式20*Lg (Λ Ul/Λ U2)計算出噪聲衰減,其中，Λ Ul為接口電路的噪聲，Δ U2為所述FET的外加偏置電源噪聲；頻率範圍確定單元，用於根據駐極體MIC生成的電信號的頻帶範圍，確定低通濾波器的截止頻率的範圍；調整單元，用於依據噪聲衰減，調整低通濾波器的截止頻率，以選取所述FET的外加偏置電源對應的低通濾波器；所述接口電路設計系統還包括印刷電路板(PCB)優化模塊，用於從駐極體MIC至駐極體MIC對應的接收端依次放置TVS、偏置電阻、帶通濾波器和射頻濾波電容，並將所述接口電路設計為差分電路，所述PCB劃分為第一接地層、第二接地層以及設置在所述第一接地層和第二接地層之間的信號層，其中所述第一接地層和所述第二接地層分別接地，並且通過過孔連接，所述信號層傳輸差分信號，所述差分信號的走線等長，並且所述差分信號的走線未跨越或平行於較大噪聲的走線。基於本申請的再一方面，本申請還提供了一種接口電路，包括瞬態電壓抑制器(TVS)、第一偏置電阻、第二偏置電阻、場效應管(FET)、低通濾波器、帶通濾波器和射頻濾波電容，其中，FET的輸出端漏極及源極連接TVS，且連接帶通濾波器的輸入端，帶通濾波器的輸出端連接射頻濾波電容，第一偏置電阻連接FET的漏極，第二偏置電阻連接FET的源極，且 FET的外加偏置電壓經低通濾波器連接FET的漏極偏置電阻。與現有技術相比，本申請包括以下優點在本申請中，瞬態電壓抑制器(TVS, Transient Voltage Suppressors)依據接口電路的靜電模型和靜電模型對應的等級選取，可以對駐極體MIC進行靜電防護。在FET的漏極和源極上連接偏置電阻以保證FET正常工作的同時保證輸出增益。而低通濾波器、帶通濾波器和射頻濾波電容的選取可以濾除噪聲，提高駐極體MIC的抗幹擾。因此，本申請提供的接口電路設計方法應用到駐極體MIC中，可以提高駐極體MIC的抗幹擾、抗靜電和輸出增益功能。當然，實施本申請的任一產品並不一定需要同時達到以上所述的所有優點。


為了更清楚地說明本申請實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I是本申請的接口電路設計方法實施例的流程圖；圖2是本申請的接口電路設計方法另一種實施例的流程圖；圖3是本申請中接口電路設計系統的一種結構示意圖；圖4是本申請中接口電路設計系統中第二選取模塊的一種結構示意圖；圖5是本申請中接口電路設計系統中第二選取模塊的另一種結構示意圖；圖6是本申請中接口電路設計系統中第三選取模塊的一種結構示意圖；圖7是本申請中接口電路設計系統中第四選取模塊的一種結構示意圖；圖8是本申請中接口電路設計系統的另一種結構示意圖；圖9是本申請的一種接口電路的結構框圖。
具體實施例方式下面將結合本申請實施例中的附圖,對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本申請保護的範圍。本申請提供的是一種接口電路設計方法，該方法包括根據接口電路的靜電模型和所述靜電模型對應的等級，選取與所述靜電模型和所述等級對應的瞬態電壓抑制器(TVS, Transient Voltage Suppressors),對駐極體麥克風(MIC, Micrometer)進行靜電防護；根據駐極體MIC中的場效應管(FET，Field Effect Transistor)的工作狀態和輸出增益，選取與所述FET的漏極和源極連接的偏置電阻；獲取噪聲衰減，選取所述噪聲衰減對應的濾波器，並調整所述濾波器的參數，以選取所述FET的外加偏置電源對應的濾波器；選取帶通濾波器並調整所述帶通濾波器參數，得出調整後的帶通濾波器，由所述調整後的帶通濾波器對接口電路的輸出噪聲進行濾波；選取射頻濾波電容進行射頻降噪濾波。下面將結合具體的實施例對本申請的接口電路設計方法進行詳細的說明。
一個實施例請參閱圖I，其示出了本申請提出的接口電路設計方法的一個流程圖。包括以下設計步驟步驟101 :根據對接口電路試驗的靜電模型和所述靜電模型對應的強度等級，選取與所述靜電模型和所述等級對應的TVS，以對駐極體MIC進行靜電防護。其中，接口電路的靜電模型用於給駐極體MIC電路施加瞬態強幹擾，靜電模型的強度等級由駐極體MIC安裝位置及試驗標準要求決定。根據駐極體MIC電路在測試過程中和之後的工作狀態，將駐極體MIC電路的功能等級劃分為一、二、三和四四個等級。在本實施例中，等級一表明駐極體MIC正常工作，且所有工作性能指標參數正常。等級二表明駐極體MIC正常工作，但少數工作性能指標參數不正常。等級三表明駐極體MIC正常工作，但多數工作性能指標參數不正常。等級四表明駐極體MIC正常工作，但所有作性能指標參數不正常。本實施例在選取TVS時，首先依據實際應用環境選取一個接口電路的靜電模型和該靜電模型的一個強度等級，然後在駐極體MIC上連接一個TVS，再根據該靜電模型測試駐極體MIC，若測試後等級達到選取的等級，則直接使用該TVS，以對駐極體MIC進行靜電防護，否則，重新選取其他TVS，直至測試後的等級達到選取的等級。步驟102 :根據駐極體MIC中的FET的工作狀態和輸出增益，選取與所述FET的漏極和源極連接的偏置電阻。在本實施例中，駐極體MIC中的放大電路選用的是FET，而該FET工作在恆流區，且保證自身的輸出增益，需要一個偏置電阻與場效應管的漏極相連到電源；一個偏置電阻與場效應管的源極相連到地。而偏置電阻的選取則可以根據駐極體MIC中的場效應管FET的工作狀態和輸出增益選取。在本實施例中，偏置電阻的阻值的選取要考慮三個限制條件一是應當保證FET工作在恆流區；二是輸出增益GMIC不能太大，偏置電阻Rb對應的交流輸出電壓峰峰值Ub不能超出駐極體MIC對應的接收端的最大輸入電壓U』；三是在滿足前兩個限制條件的前提下，增益Gmic應儘可能大，以獲得較高的信噪比(SNR, Signal to Noise Ratio)。下面以一個具體的駐極體MIC為例進行說明，其中該駐極體MIC的參數以及參數取值如下
內置電阻330Ω，外接偏置電阻880Ω ;靈敏度_47dBV(測試條件0dB=lV/Pa，頻率1kHz，供電電壓8V);頻率響應範圍:2dB衰減300Hz 4kHz ;信噪比> 50dB ;指向性全指向性；電流損耗最大O. 5mAilOV ;工作電壓範圍1. 5 IOV ;工作溫度:_20 +70。。。首先考慮限制條件一在Vgs=OV, Vgd=Vgs-VDS0. 7V，考慮參數裕量，取VDS>1V。採用偽差分的偏置電阻，駐極體MIC的抗幹擾性增強，按照以上推導，則有Vds=V偏置-IDS* (2*Rb+R，)>1優化上述公式，得到公式(1)，計算出偏置電阻Rb的阻值為Rb〈((Vila-l)/IDS-R，)/2(I)其中，電壓單位V，電流的單位為A，電阻的單位為Ω，Vila為駐極體MIC的外加偏置電源(如上述參數供電電壓的參數值為8V)，Ids為駐極體MIC的最大電流損耗(如上述參數Ids為O. 5mA), Rj為駐極體MIC內置的電阻(如上述參數R』為330 Ω，若駐極體MIC的參數中未包括該參數，則R』的取值為O)。再考慮限制條件二 該限制條件二以用戶採用手持通話方式時，用戶的嘴距離駐極體MIC約7cm，正常說話時產生的聲壓在IKHz為-4. 7dBPa為例，在此種情況(以下稱此種情況為情況①)下有如下公式Ub=2a5*10(A+B)/27Rb，*2*Rb(2)其中，Ub為按照公式⑴計算出來的偏置電阻Rb的對應情況①的交流輸出電壓峰峰值，單位為mV，A為駐極體MIC的靈敏度值，單位為dBV/Pa，B為情況①中描述的說話產生的聲壓-4. 7dBPa, Rb』為FET的外接偏置電阻值(如上述參數外接偏執電阻為680 Ω )。將按照公式(2)得出的Ub與U，進行比較，如果U，-Ub彡0，則計算Ub時採用的偏置電阻的阻值作為連接到FET漏極和源極上的偏置電阻Rb為對應情況①的阻值，其中U，為駐極體MIC對應的接收端的最大輸入電壓。如果U』 _Ub〈0，則令Ub=U』，按照公式(2)計算出對應情況①的偏置電阻Rb的阻值。需要另外說明的是，在高聲尖叫、低聲說話、免提通話等情況下產生的聲壓B中會有差值Λ B，此種情況下需在公式(2)中增加ΛΒ，公式(2)可以演變為如下公式隊=2。5*10°^+^)/271^，*2*Rb(3)依據公式(3)計算的過程可以參照公式(2)的具體過程，對此不再加以闡述。在公式(3)中Λ B的取值以實際測量值為準，比如高聲尖叫Λ B為正，低聲說話Λ B為負。步驟103 :獲取噪聲衰減，選取所述噪聲衰減對應的低通濾波器，並調整所述低通濾波器的參數，以選取所述FET的外加偏置電源對應的低通濾波器。在本實施例中，駐極體MIC中的放大電路選用的是FET，所以需要為FET外加一個直流電壓作為FET的外加偏置電源，為其提供偏置電壓。而該外加偏置電源存在噪聲則會對FET的正常工作產生幹擾，所以為了保證FET的正常工作，提高其抗幹擾能力，在外加偏置電源和FET之間添加與所述FET的外加偏置電源對應的低通濾波器。·
由公式20*Lg (Λ Ul/Λ U2)計算出噪聲衰減,根據所述噪聲衰減選取低通濾波器，其中，Λ Ul為接口電路的噪聲，Λ U2為所述FET的外加偏置電源噪聲。
在本實施例中，該低通濾波器的截止頻率的範圍可以根據駐極體MIC所需信號的頻帶範圍。如駐極體MIC轉換的電信號的頻帶範圍(fff2)，所設計的低通濾波器的截止頻率的範圍小於fl。在確定低通濾波器的截止頻率的範圍後，再依據噪聲衰減，對低通濾波器的截止頻率進行調整，確定低通濾波器的截止頻率。步驟104 :選取帶通濾波器並調整所述帶通濾波器參數，得出調整後的帶通濾波器，由所述調整後的帶通濾波器對接口電路的輸出噪聲進行濾波。其中，選取帶通濾波器是為了濾除駐極體MIC自身引入的噪聲或者接口電路的導線所串入的噪聲。即此步驟需要濾除駐極體MIC生成的電信號的頻帶範圍(fff2)之外的幹擾。首先判斷在經過FET放大之後電信號對應的聲音信號的強度是否滿足終端預設的聲音信號的強度。在經過FET放大之後電信號對應的聲音信號的強度不滿足終端預設的聲音信號的強度的情況下，選擇有源放大帶通濾波器，並依據駐極體MIC自身引入的噪聲或者接口電路的導線所串入的噪聲調整有源放大帶通濾波器的第一截止頻率和第二截止 頻率；在經過FET放大之後電信號對應的聲音信號的強度滿足終端預設的聲音信號的強度的情況下，選擇無源帶通濾波器，並依據駐極體MIC自身引入的噪聲或者接口電路的導線所串入的噪聲調整無源放大帶通濾波器的第一截止頻率和第二截止頻率。其中，第一截止頻率和第二截止頻率是帶通濾波器的兩個截止頻率，並且第一截止頻率可以大於第二截止頻率。需要說明的是，經過FET放大之後電信號對應的聲音信號是電信號轉換得出的信號，但在信號未傳輸到終端之前，信號仍以電信號方式傳輸，終端是目前所使用的電聲換能設備，如喇叭，預設的聲音信號的強度根據用戶需求不同而不同。在調整帶通濾波器的截止頻率時，首先計算噪聲衰減，而噪聲衰減的計算公式同步驟103中。由公式20*Lg (Δ Ul/ Δ U2)計算出噪聲衰減,根據所述噪聲衰減選取帶通濾波器，並依據駐極體MIC生成的電信號的頻帶範圍，調整帶通濾波器的截止頻率範圍，得出帶通濾波器的第一截止頻率和第二截止頻率。其中，Λ Ul為接口電路的噪聲，Δ U2為所述駐極體MIC自身引入的噪聲或者接口電路的導線所串入的噪聲。步驟105 :選取射頻濾波電容進行射頻降噪濾波。全球通信系統(GSM,Global System for Mobile communications) 900MHz>1800MHz 等(雙頻為 900MHz、1800MHz，四頻為 900MHz、1800MHz、950MHz、1900MHz)的幹擾，是本步驟所要濾除的幹擾。在本實施例中選取射頻濾波電容對GSM的幹擾進行濾波。由於射頻濾波電容的聞頻等效電路t旲型為等效串聯電感(ESL)、等效串聯電阻(ESR)和電容C串聯，在諧振點射頻濾波電容對此頻點的幹擾阻抗為最低，濾波的效果最好，因此根據串聯諧振公式f =(ESL*C) -1/2/2* 得到最佳射頻濾波電容，其中，ESL為等效串聯電感，f為射頻幹擾頻率，C為所選射頻濾波電容。應用上述技術方案，TVS依據接口電路的靜電模型和靜電模型對應的強度等級選取，可以對駐極體MIC進行靜電防護。在FET的漏極和源極上連接偏置電阻以保證FET正常工作的同時保證輸出增益。而低通濾波器、帶通濾波器和射頻濾波電容的選取可以濾除噪聲，提高駐極體MIC的抗幹擾。因此，本申請提供的接口電路設計方法應用到駐極體MIC中，可以提高駐極體MIC的抗幹擾、抗靜電和輸出增益功能。進一步，本申請在如圖I所示的接口電路設計方法的基礎上，還可以進行PCB優化，如圖2所示。其中圖2為本申請提供的接口電路設計方法的另一種流程圖，在圖I基礎上，還包括步驟106 =PCB優化。在本實施例中PCB優化可以包括以下幾個方面首先，從駐極體MIC至駐極體MIC對應的接收端依次放置TVS、偏置電阻、帶通濾波器和射頻濾波電容。其次，將所述接口電路設計為差分電路，所述PCB劃分為第一接地層、第二接地層以及設置在所述第一接地層和第二接地層之間的信號層，其中所述第一接地層和所述第二接地層分別接地，並且通過過孔連接，所述信號層傳輸差分信號，所述差分信號的走線等長，並且所述差分信號的走線未跨越或平行於較大噪聲的走線。在本實施例中，通過這一設計可以儘可能的減小駐極體MIC中的噪聲。對於前述的各方法實施例，為了簡單描述，故將其都表述為一系列的動作組合，但 是本領域技術人員應該知悉，本申請並不受所描述的動作順序的限制，因為依據本申請，某些步驟可以採用其他順序或者同時進行。其次，本領域技術人員也應該知悉，說明書中所描述的實施例均屬於優選實施例，所涉及的動作和模塊並不一定是本申請所必須的。與上述實施例相對應,本申請還提出了一種接口電路設計系統,請參閱圖3所示，所述接口電路設計系統包括第一選取模塊201、第二選取模塊202、第三選取模塊203、第四選取模塊204和第五選取模塊205，其中第一選取模塊201，用於根據接口電路的靜電模型和所述靜電模型對應的強度等級，選取與所述靜電模型和所述等級對應的TVS，以對駐極體麥克風MIC進行靜電防護。在選取TVS時，首先依據實際應用環境選取一個接口電路的靜電模型和該靜電模型的一個強度等級，然後在駐極體Mic上連接一個TVS，再根據該靜電模型測試駐極體MIC，若測試後功能等級達到要求，則直接使用該TVS，以對駐極體MIC進行靜電防護，否則，重新選取其他TVS，直至測試後的等級達到要求的功能等級。第二選取模塊202，用於根據駐極體MIC中的場效應管FET的工作狀態和輸出增益，選取與所述FET的漏極和源極連接的偏置電阻。在本實施例中，駐極體MIC中的放大電路選用的是FET，而該FET工作在恆流區，且保證自身的輸出增益，需要一個偏置電阻與場效應管的漏極相連到電源；一個偏置電阻與場效應管的源極相連到地。而偏置電阻的選取則可以根據駐極體MIC中的場效應管FET的工作狀態和輸出增益選取，具體請參閱方法實施例中的具體說明，對此不再加以闡述。請參閱圖4，其示出了本申請提供的接口電路設計系統中第二選取模塊的一種結構示意圖，第二選取模塊202包括第一計算單元301、第二計算單元302和第一比較單元303，其中第一計算單元301，用於依據公式Rb < ((V偏置-I) /Ids-R』 ) /2得出一個偏置電阻Rb，其中所述R』為駐極體MIC的內置電阻，Viw為所述FET的外加偏置電源，Ids為駐極體MIC的最大電流損耗。第二計算單元302，依據Ub=2°_5*10(A+B)/2°/Rb』*2*Rb得到偏置電阻Rb對應的交流輸出電壓峰峰值Ub，Rb』為FET的外接偏置電阻，其中，A為駐極體MIC的靈敏度值，B為聲壓。第一比較單元303，用於比較U，和Ub，在U』不小於Ub的情況下，將得出的Rb作為最佳差分偏置電阻。在U』小於Ub的情況下，用Ub代替U』，並觸發第二計算單元302，由第二計算單元302，得到交流輸出電壓峰峰值Ub對應的偏置電阻Rb。請參閱圖5，其示出了本申請提供的接口電路設計系統中第二選取模塊的另一種結構示意圖，第二選取模塊202包括第三計算單元401、第四計算單元402和第二比較單元403，其中第三計算單元401，用於依據公式Rb < ((Vis置-I)/IDS_R』)/2計算出一個偏置電阻Rb。第四計算單元402，依據公式Ub=2°_5*10(A+B+AB)/2°/Rb』*2*Rb得到偏置電阻Rb對應的交流輸出電壓峰峰值Ub，其中，A為駐極體MIC的靈敏度值，B為聲壓，Λ B為在B的差值。第二比較單元403，用於比較U』和Ub，在U』不小於Ub的情況下，將得出的Rb作為最佳差分偏置電阻；在U』小於Ub的情況下，用Ub代替U，，並觸發第四計算單元402，由第四 計算單元402，得到交流輸出電壓峰峰值Ub對應的偏置電阻Rb。第二選取模塊202的兩種不同結構分別針對正常說話和非正常說話兩種情況，其中非正常說話包括高聲尖叫、低聲說話和免提通話中任一種情況，在非正常說話情況下產生的聲壓B中會有差值Λ B，此種情況下第四計算單元402的計算公式相對於第二計算單元302的公式中B需要增加Λ B，Λ B為B的差值。第三選取模塊203，用於獲取噪聲衰減，選取所述噪聲衰減對應的低通濾波器，並調整所述濾波器的參數，以選取所述FET的外加偏置電源對應的低通濾波器。在本實施例中，駐極體MIC中的放大電路選用的是FET，所以需要為FET外加一個直流電壓作為FET的外加偏置電源，為其提供偏置電壓。而該外加偏置電源會對FET的正常工作產生幹擾，所以為了保證FET的正常工作，提高其抗幹擾能力，在外加偏置電源和FET之間添加與所述FET的外加偏置電源對應的低通濾波器，具體請參閱方法實施例中的具體說明，對此不再加以闡述。請參閱圖6，其示出了本申請提供的接口電路設計系統中第三選取模塊的一種結構示意圖，第三選取模塊203包括計算單元501、頻率範圍確定單元502、調整單元503，其中計算單元501，用於根據公式20*Lg (AU1/AU2)計算出噪聲衰減，其中，Λ Ul為接口電路的噪聲，Δ U2為所述FET的外加偏置電源噪聲。頻率範圍確定單元502，用於根據駐極體MIC生成的電信號的頻帶範圍，確定低通濾波器的截止頻率的範圍。調整單元503，用於依據噪聲衰減，調整低通濾波器的截止頻率，以選取所述FET的外加偏置電源對應的低通濾波器。第四選取模塊204，用於選取帶通濾波器並調整所述帶通濾波器參數，得出調整後的帶通濾波器，由所述調整後的帶通濾波器對接口電路的輸出噪聲進行濾波。其中選取帶通濾波器是為了濾除駐極體MIC自身引入的噪聲或者接口電路的導線所串入的噪聲，即此模塊需要濾除駐極體MIC生成的電信號的頻帶範圍(fff2)之外的幹擾，具體請參閱方法實施例中的具體說明，對此不再加以闡述。請參閱圖7，其示出了本申請提供的接口電路設計系統中第四選取模塊的一種結構示意圖，第四選取模塊204包括判斷單元601、第一低通濾波單元602、第二低通濾波單元603，其中，判斷單元601，用於判斷在經過FET放大之後電信號對應的聲音信號的強度是否滿足終端預設的聲音信號的強度。第一低通濾波單元602，用於在經過FET放大之後電信號對應的聲音信號的強度不滿足終端預設的聲音信號的強度的情況下，選擇有源放大帶通濾波器，並依據駐極體MIC自身引入的噪聲或者接口電路的導線所串入的噪聲調整有源放大通濾波器的第一截止頻率和第二截止頻率。第二低通濾波單元603，用於在經過FET放大之後電信號對應的聲音信號的強度滿足終端預設的聲音信號的強度的情況下，選擇無源帶通濾波器，並依據駐極體MIC自身引入的噪聲或者接口電路的導線所串入的噪聲調整無源放大通濾波器的第一截止頻率和
第二截止頻率。第五選取模塊205，用於選取射頻濾波電容進行射頻降噪濾波。在本實施例中，第五選取模塊具體用於根據串聯諧振公式f = (ESL*C) -1/2/2* π得到最佳射頻濾波電容，其中，ESL為等效串聯電感，f為射頻幹擾頻率，C為所選射頻濾波電容。進一步，本申請提出的接口電路設計系統還包括PCB設計模塊206，請參閱圖8，PCB優化模塊206，用於從駐極體MIC至駐極體MIC對應的接收端依次放置TVS、偏置電阻、帶通濾波器和射頻濾波電容，並將所述接口電路設計為差分電路。所述PCB劃分為第一接地層、第二接地層以及設置在所述第一接地層和第二接地層之間的信號層，其中所述第一接地層和所述第二接地層分別接地，並且通過過孔連接，所述信號層傳輸差分信號，所述差分信號的走線等長，並且所述差分信號的走線未跨越或平行於較大噪聲的走線。在本實施例中，通過這一設計可以儘可能的減小駐極體MIC中的噪聲。與上述實施例相對應，本申請提出了一種接口電路，如圖9所示，為此接口電路的結構框圖，包括TVS、第一偏置電阻、第二偏置電阻、FET、低通濾波器、帶通濾波器和射頻濾波電容，其中，FET的輸出端漏極及源極連接TVS，且連接帶通濾波器的輸入端，帶通濾波器的輸出端連接射頻濾波電容，第一偏置電阻連接FET的漏極，第二偏置電阻連接FET的源極，且外加偏置電源經低通濾波器連接FET的漏極偏置電阻。聲音信號首先進入MIC，被轉換生成電信號，在駐極體MIC上連接一個TVS，對MIC進行靜電防護，然後，TVS連接放大電路，選用的是偏置電阻與MIC內部的FET組成的放大電路，而該FET工作在恆流區，且保證自身的輸出增益，需要一個偏置電阻與場效應管的漏極相連到電源；一個偏置電阻與場效應管的源極相連到地，為FET外加一個直流電壓作為FET的外加偏置電源，為其提供偏置電壓。為了保證FET的正常工作，提高其抗幹擾能力，在外加偏置電源和FET之間添加與所述FET的外加偏置電源對應的低通濾波器，為了濾除駐極體MIC自身引入的噪聲或者接口電路的導線所串入的噪聲，在FET的輸出端連接一個合適的帶通濾波器，最後再帶通濾波器之後連接射頻濾波電容。以上對本申請所提供的一種接口電路設計方法、系統及接口電路進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本申請的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本申請的方法及其核心思想；同時，對於本領域的一般技術人員，依據本申請的思想，在具體實施方式
及應用範圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本申請的限制。
權利要求
1.一種接口電路設計方法，其特徵在於，包括 根據對接口電路試驗的靜電模型和所述靜電模型對應的強度等級，選取與所述靜電模型和所述強度等級對應的瞬態電壓抑制器(TVS)，以對駐極體麥克風(MIC)進行靜電防護；根據駐極體MIC中的場效應管(FET)的工作狀態和輸出增益，選取與所述FET的漏極和源極連接的偏置電阻； 獲取噪聲衰減，選取所述噪聲衰減對應的低通濾波器，並調整所述低通濾波器的參數，以選取所述FET的外加偏置電源對應的低通濾波器； 選取帶通濾波器並調整所述帶通濾波器參數，得出調整後的帶通濾波器，由所述調整後的帶通濾波器對接口電路的輸出噪聲進行濾波； 選取射頻濾波電容進行射頻降噪濾波。
2.根據權利要求I所述的接口電路設計方法，其特徵在於，所述選取與所述FET的漏極和源極連接的偏置電阻包括 依據公式Rb *2*Rb得到偏置電阻Rb對應的交流輸出電壓峰峰值Ub, Rb』為FET的外接偏置電阻，其中，A為駐極體MIC的靈敏度值，B為聲壓； 比較U』和Ub，在U』不小於Ub的情況下，將得出的Rb作為最佳差分偏置電阻；在U，小於Ub的情況下，用Ub代替U，，返回執行依據Ub=2°_5*10 (A+B)/27Rb> *2*Rb得到交流輸出電壓峰峰值Ub對應的偏置電阻Rb ;其中所述U，為駐極體MIC對應的接收端的最大輸入電壓；或者，所述選取與所述FET的漏極和源極連接的偏置電阻包括 依據公式Rb < ((ViSB-l)/IDS-R』)/2得出一個偏置電阻Rb，其中所述R』為駐極體MIC內置的電阻，為所述FET的外加偏置電源，Ids為駐極體MIC的最大電流損耗；依據公式Ub=2°_5*10 +B+AB)/2o/Rb, 得到偏置電阻Rb對應的交流輸出電壓峰峰值Ub, Rb』為FET的外接偏置電阻，A為駐極體MIC的靈敏度值，B為聲壓，Λ B為在B的差值；比較U』和Ub，在U』不小於Ub的情況下，將得出的Rb作為最佳差分偏置電阻；在U，小於Ub的情況下，用Ub代替U』，返回執行依據Ub=2°_ 5*10(Α+Β+ΔΒ)/20/Κ/ *2*Rb得到交流輸出電壓峰峰值Ub對應的偏置電阻Rb ;其中所述U，為駐極體MIC對應的接收端的最大輸入電壓。
3.根據權利要求2所述的接口電路設計方法，其特徵在於，所述選取帶通濾波器並調整所述帶通濾波器參數，得出調整後的帶通濾波器包括 判斷在經過FET放大之後電信號對應的聲音信號的強度是否滿足終端預設的聲音信號的強度，在經過FET放大之後電信號對應的聲音信號的強度不滿足終端預設的聲音信號的強度的情況下，選擇有源放大帶通濾波器，並依據駐極體MIC自身引入的噪聲或者接口電路的導線所串入的噪聲調整有源放大通濾波器的第一截止頻率和第二截止頻率； 在經過FET放大之後電信號對應的聲音信號的強度滿足終端預設的聲音信號的強度的情況下，選擇無源帶通濾波器，並依據駐極體MIC自身引入的噪聲或者接口電路的導線所串入的噪聲調整無源放大通濾波器的第一截止頻率和第二截止頻率。
4.根據權利要求I所述的接口電路設計方法，其特徵在於，所述獲取噪聲衰減，選取所述噪聲衰減對應的低通濾波器，並調整所述低通濾波器的參數，以選取所述FET的外加偏置電源對應的低通濾波器包括由公式20*Lg (Δ Ul/ Δ U2)計算出噪聲衰減，根據所述噪聲衰減選取低通濾波器，其中，Λ Ul為接口電路的噪聲，Λ U2為所述FET的外加偏置電源噪聲； 根據駐極體MIC生成的電信號的頻帶範圍，確定低通濾波器的截止頻率的範圍，並依據噪聲衰減，調整低通濾波器的截止頻率，以選取所述FET的外加偏置電源對應的低通濾波器。
5.根據權利要求I所述的接口電路設計方法，其特徵在於，還包括印刷電路板(PCB)優化； 所述PCB優化包括從駐極體MIC至駐極體MIC對應的接收端依次放置TVS、偏置電阻、帶通濾波器和射頻濾波電容；將所述接口電路設計為差分電路，所述PCB劃分為第一接地層、第二接地層以及設置在所述第一接地層和第二接地層之間的信號層，其中所述第一接地層和所述第二接地層分別接地，並且通過過孔連接，所述信號層傳輸差分信號，所述差分信號的走線等長，並且所述差分信號的走線未跨越或平行於噪聲的走線。
6.一種接口電路設計系統，其特徵在於，包括 第一選取模塊，用於根據接口電路的靜電模型和所述靜電模型對應的強度等級，選取與所述靜電模型和所述強度等級對應的瞬態電壓抑制器(TVS)，以對駐極體麥克風(MIC)進行靜電防護； 第二選取模塊，用於根據駐極體MIC中的場效應管(FET)的工作狀態和輸出增益，選取與所述FET的漏極和源極連接的偏置電阻； 第三選取模塊，用於獲取噪聲衰減，選取所述噪聲衰減對應的低通濾波器，並調整所述低通濾波器的參數，以選取所述FET的外加偏置電源對應的低通濾波器； 第四選取模塊，用於選取帶通濾波器並調整所述帶通濾波器參數，得出調整後的帶通濾波器，由所述調整後的帶通濾波器對接口電路的輸出噪聲進行濾波； 第五選取模塊，用於選取射頻濾波電容進行射頻降噪濾波。
7.根據權利要求6所述的接口電路設計系統，其特徵在於，所述第二選取模塊包括第一計算單元、第二計算單元和第一比較單元，其中， 第一計算單元，用於依據公式Rb *2*Rb得到偏置電阻Rb對應的交流輸出電壓峰峰值Ub, Rb』為FET的外接偏置電阻，其中，A為駐極體MIC的靈敏度值，B為聲壓； 第一比較單元，用於比較U，和Ub，在U，不小於Ub的情況下，將得出的Rb作為最佳差分偏置電阻；在『小於Ub的情況下，用Ub代替U』，並觸發所述第二計算單元，由第二計算單元得到交流輸出電壓峰峰值Ub對應的偏置電阻Rb ； 或所述第二選取模塊包括第三計算單元、第四計算單元和第二比較單元，其中， 第三計算單元，用於依據公式Rb < ((Vila-I)/IDS_R』)/2計算出一個偏置電阻Rb; 第四計算單元，依據公式Ub=2°_5*10(—°/Rb』 *2*Rb得到偏置電阻Rb對應的交流輸出電壓峰峰值Ub，其中，A為駐極體MIC的靈敏度值，B為聲壓，Λ B為在B的差值； 第二比較單元，用於比較U，和Ub，在U，不小於Ub的情況下，將得出的Rb作為最佳差分偏置電阻；在『小於Ub的情況下，用Ub代替U』，並觸發所述第四計算單元，由第四計算單元得到交流輸出電壓峰峰值Ub對應的偏置電阻Rb。
8.根據權利要求7所述的接口電路設計系統，其特徵在於，所述第四選取模塊包括 判斷單元，用於判斷在經過FET放大之後電信號對應的聲音信號的強度是否滿足終端預設的聲音信號的強度； 第一低通濾波單元，用於在經過FET放大之後電信號對應的聲音信號的強度不滿足終端預設的聲音信號的強度情況下，選擇有源放大帶通濾波器，並依據駐極體MIC自身引入的噪聲或者接口電路的導線所串入的噪聲調整有源放大通濾波器的第一截止頻率和第二截止頻率； 第二低通濾波單元，用於在經過FET放大之後電信號對應的聲音信號的強度滿足終端預設的聲音信號的強度的情況下，選擇無源帶通濾波器，並依據駐極體MIC自身引入的噪聲或者接口電路的導線所串入的噪聲調整無源放大通濾波器的第一截止頻率和第二截止頻率。
9.根據權利要求6所述的接口電路設計系統，其特徵在於，第三選取模塊包括 計算單元，用於根據公式20*Lg (Δ Ul/ Δ U2)計算出噪聲衰減，其中，Λ Ul為接口電路的噪聲，Δ U2為所述FET的外加偏置電源噪聲； 頻率範圍確定單元，用於根據駐極體MIC生成的電信號的頻帶範圍，確定低通濾波器的截止頻率的範圍； 調整單元，用於依據噪聲衰減，調整低通濾波器的截止頻率，以選取所述FET的外加偏置電源對應的低通濾波器； 所述接口電路設計系統還包括印刷電路板(PCB)優化模塊，用於從駐極體MIC至駐極體MIC對應的接收端依次放置TVS、偏置電阻、帶通濾波器和射頻濾波電容，並將所述接口電路設計為差分電路，所述PCB劃分為第一接地層、第二接地層以及設置在所述第一接地層和第二接地層之間的信號層，其中所述第一接地層和所述第二接地層分別接地，並且通過過孔連接，所述信號層傳輸差分信號，所述差分信號的走線等長，並且所述差分信號的走線未跨越或平行於較大噪聲的走線。
10.一種接口電路，其特徵在於，包括瞬態電壓抑制器(TVS)、第一偏置電阻、第二偏置電阻、場效應管(FET)、低通濾波器、帶通濾波器和射頻濾波電容，其中， FET的輸出端漏極及源極連接TVS，且連接帶通濾波器的輸入端，帶通濾波器的輸出端連接射頻濾波電容，第一偏置電阻連接FET的漏極，第二偏置電阻連接FET的源極，且FET的外加偏置電壓經低通濾波器連接FET的漏極偏置電阻。
全文摘要
本發明提供了一種接口電路設計方法，該方法包括依據接口電路的靜電模型和靜電模型對應的等級選取TVS，根據駐極體MIC中的FET的工作狀態和輸出增益，選取與所述FET的漏極和源極連接的偏置電阻，根據電路中的噪聲選取低通濾波器、帶通濾波器和射頻濾波電容。本申請提供的接口電路設計方法應用到駐極體MIC中，可以對駐極體MIC進行靜電防護，並濾除噪聲，同時提高駐極體MIC的抗幹擾、抗靜電和輸出增益功能。
文檔編號H04R3/00GK102932712SQ20121046999
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月19日 優先權日2012年11月19日
發明者熊延萍, 俞松耀, 徐建軍, 王娜 申請人:北京經緯恆潤科技有限公司