用於電容信號源放大器的系統和方法
2023-05-08 10:47:31 2
用於電容信號源放大器的系統和方法
【專利摘要】本發明涉及用於電容信號源放大器的系統和方法。根據一個實施例，一種用於放大由電容信號源所提供的信號的系統包括第一電壓跟隨器設備、第二電壓跟隨器設備、以及第一電容器。該第一電壓跟隨器設備包括輸入端子，其被配置為耦合到該電容信號源的第一端子，以及該第二電壓跟隨器設備包括耦合到該第一電壓跟隨器設備的第一輸出端子的輸入端子，和耦合到該第一電壓跟隨器設備的第二輸出端子的輸出端子。此外，第一電容器具有耦合到該第一電壓跟隨器設備的第一輸出端子的第一端，和被配置為耦合到該電容信號源的第二端子的第二端。
【專利說明】用於電容信號源放大器的系統和方法
【技術領域】
[0001]本發明一般涉及半導體電路及方法，且更特別地涉及一種用於電容信號源的放大器。
【背景技術】
[0002]音頻擴音器常用於各種消費者應用中，諸如蜂窩電話、數字音頻錄音機、個人計算機和電話會議系統。特別地，更低成本駐極體電容擴音器(ECM)被用於大量生產的成本敏感應用中。ECM擴音器通常包括駐極體材料的薄膜，其被安裝在具有聲音埠和電輸出端子的小型封裝中。該駐極體材料粘附於膜片或自身構成膜片。大部分ECM擴音器還包括前置放大器，其可對接到目標應用(諸如蜂窩電話)內的音頻前端放大器。前端放大器的輸出可被耦合到另外的模擬電路或耦合到用於數字處理的A / D轉換器。由於ECM擴音器由分立零件製成，因此製造過程涉及複雜製造過程內的多個步驟。因此，產生高水平的音質的高產量、低成本的ECM擴音器是難以實現的。
[0003]在微機電系統(MEMS)擴音器中，壓敏膜片被直接蝕刻到集成電路上。同樣地，擴音器被包含在單個集成電路上而不是由各個分立零件所製造。MEMS擴音器的單片性質產生了高產量、低成本的擴音器。
[0004]然而，MEMS擴音器或傳感器與電氣系統的對接引起多種困難，這是因為擴音器的非常高的輸出阻抗。例如，由前置放大器進行的加載可能潛在地衰減擴音器的輸出信號，且MEMS擴音器的高阻性質使其傾向於由於較差的電源抑制比(PSRR)而引起EMI幹擾和電源幹擾。
【發明內容】
[0005]根據一個實施例，一種用於放大由電容信號源所提供的信號的系統包括第一電壓跟隨器設備、第二電壓跟隨器設備、以及第一電容器。所述第一電壓跟隨器設備包括輸入端子，其被配置為耦合到所述電容信號源的第一端子，以及所述第二電壓跟隨器設備包括耦合到所述第一電壓跟隨器設備的第一輸出端子的輸入端子，和耦合到所述第一電壓跟隨器設備的第二輸出端子的輸出端子。此外，第一電容器具有耦合到所述第一電壓跟隨器設備的第一輸出端子的第一端，和被配置為耦合到所述電容信號源的第二端子的第二端。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0006]為了更完整地理解本發明及其優點，現對結合附圖進行的以下描述做出參考，其中:
[0007]圖1a-C圖示出了根據現有技術的電容信號源放大器；
[0008]圖2a_b圖示出了根據本發明實施例的電容信號源放大器；以及
[0009]圖3圖示出了根據本發明實施例的系統。【具體實施方式】
[0010]下面將詳細討論當前優選的實施例的製造與使用。然而，應當理解的是，本發明提供了多種可應用的創造性概念，其可被體現在各種各樣的具體情境中。所討論的具體實施例僅僅說明了製造和使用本發明的具體方式，而並不限制本發明的範圍。
[0011]本發明將相對於具體情境中的實施例而被描述，即用於電容信號源的放大器，諸如MEMS或駐極體電容擴音器(ECM)。然而，本發明還可被應用於其他類型的電路和系統，諸如音頻系統、通信系統、傳感器系統和其他系統，其與高阻抗信號源對接。
[0012]在一個實施例中，用於MEMS擴音器的放大器具有第一級，其包括電容耦合的增益提高源跟隨器級。該第一級提供了與MEMS設備對接的高阻抗和在該源跟隨器級的輸出處的降低的輸出阻抗。通過使用非常高的阻抗偏置網絡，可實現具有從幾mHz跨越到幾十KHz以及更高的帶寬的放大器，由此使實施例適於低頻傳感器和音頻應用。
[0013]此外，由於源跟隨器級的寄生柵極-漏極電容的電容負載引起的衰減可通過將源跟隨器的輸出信號緩衝至源跟隨器的漏極來減少。通過將同相輸出信號中的緩衝信號施加到增益提高源跟隨器級的漏極，可減少增益提高源跟隨器級的寄生柵極-漏極電容。通過減少該柵極-漏極電容，該源跟隨器電晶體的尺寸可以被增加，以便在沒有由源跟隨器電晶體的柵極-漏極電容來略微衰減MEMS擴音器的輸出的情況下允許更好的閃爍噪聲性能。
[0014]應當理解的是，儘管所描述的實施例中的一些被指向MEMS擴音器系統，但本發明的實施例還可被指向MEMS傳感器、電容傳感器、和其他電容和高阻抗信號源。
[0015]圖1a圖示出了根據現有技術的電容傳感放大器100，其與電容源104對接。電容傳感放大器100包括互導放大器102，其具有分別經由電容CA耦合到接地和電容信號源104的正輸入埠和負輸入埠。電容CB在放大器102的輸出埠和負輸入埠之間與電阻器RB並聯耦合，並且電容CL表示放大器102的電容負載。電容源104可以是MEMS擴音器、ECM擴音器或其他類型的電容信號源，其由與電容Cmic串聯耦合的電壓源Vsig所表示，該電容Cmic典型地具有大約IpF和大約IOpF之間的電容。放大器100的帶內閉環增益大約為Am=CA / CB。放大器100的傳遞特性具有大約I / (2*pi*CB*RB)處的下轉角頻率和大約Gm/ (2*pi*CL*Am)處的上轉角頻率。電容CA的值通常遠小於傳感器電容Cmic以最小化信號衰減。
[0016]放大器100的噪聲由低頻下的電阻器RA和RB的噪聲以及由互導放大器102的噪聲來支配，其包括較低頻率下普遍的閃爍噪聲和較高頻率下普遍的熱噪聲。在較高頻率下，放大器100的輸出熱噪聲大約為Vnia*(CA+CB) / CB，其中Vnia為互導放大器102的輸入相關噪聲。可以看出的是，較大值的CB產生更好的噪聲性能。然而，CB的值實際上是有限的，因為CA需要相對於CB是足夠大的，以實現高電壓增益，但是不能太大，以便避免由於Cmic和CA之間的電容分隔而衰減輸入信號101。
[0017]圖1b圖示出了放大系統200，其中電容信號源202與放大器集成電路220對接。該系統在編號為13 / 183，193、2011年7月14日提交的、標題為「用於電容信號源放大器的系統和方法」的共同未決的美國專利申請中被公開，該申請通過引用將其全文併入本文中。如所示的，放大系統200使用了增益提高源跟隨器級204，以在電容信號源202和單端至差分轉換器206之間充當緩衝器。相比於放大器100，增益提高源跟隨器級204具有高輸入阻抗和低輸出阻抗，其降低了由電容傳感器202所經歷的負載，生成更高的信號水平來驅動單端至差分轉換器206的輸入電容，且經受更少的前端信號衰減。同樣地，可實現更好的噪聲性能。當級204的增益被配置為具有大於I的電壓增益時，噪聲性能被進一步增強。
[0018]電容信號源202還將被稱為「MEMS擴音器」，其被示為具有MEMS擴音器的電學模型，該電學模型包括模擬的電壓發生器Vsig、串聯擴音器電容Cmic、和寄生電容Cp。MEMS擴音器202的一個端子被耦合到源跟隨器電晶體Ml的柵極，且另一端子被耦合到電容器Cl和C2。源跟隨器電晶體Ml與電容器Cl和C2的組合形成了增益提高源跟隨器電路。由於電晶體Ml的棚極和電晶體Ml的源極之間存在最小的相位偏移，因此電晶體Ml對電壓Vsig具有增益提高效果。級204相對於Vsig的增益大約為G1=1+C1 / C2，其忽略了 Cmic、寄生電容Cp、Ml的互導和其他寄生元件的影響。
[0019]然而，當考慮其他寄生元件的效果，尤其是電晶體Ml的柵極-漏極電容CGD的效果時，放大系統200的電壓增益相對於理想的信號增益Gl而被減少。這裡，電容CGD充當Cmic和Ml的柵極之間的電容分壓器。由CGD引起的這種衰減受到Ml的寬度影響，其中更大的寬度引起更高水平的衰減。在一些情況下，這種衰減可通過針對Ml使用較小和較窄的設備來管理。然而，這種較小的設備可產生高水平的閃爍噪聲，其可能不利地影響音頻系統中的系統性能。由於閃爍噪聲的水平與電晶體Ml的柵極面積成反比，所以這種噪聲水平可通過針對Ml使用較大和較寬尺寸的設備來降低，其是以較高的前端衰減為代價的。同樣地，確定Ml的尺寸涉及在噪聲(閃爍和熱)與信號衰減之間的權衡。
[0020]圖1c圖示出了系統200的更加詳細的電路實施方式，其除了級204的更加詳細的示圖外，進一步包括MEMS擴音器偏置發生器242、柵極偏置發生器244、和衝擊恢復電路246。
[0021]MEMS擴音器偏置發生器242被用於向MEMS擴音器202提供偏置電壓，且被示為由與電阻RB串聯的電壓源VB所模擬，該電阻RB具有在GD區域中的電阻。電阻RB和電容器C2形成低通濾波器，其過濾來自電壓源VB的噪聲。電壓源VB可使用如編號為13 /183，193的美國專利申請中所描述的電荷泵來實施。
[0022]在增益提高源跟隨器級204中，使用反饋電路來偏置源跟隨器電晶體Ml。PMOS設備M2的柵極被耦合到高阻抗節點，該高阻抗節點被耦合到PMOS設備M3和NMOS共源共柵設備M5的漏極。PMOS設備M2還可被用於提供源電流至Ml。M2的柵極被調整為使得流過源跟隨器電晶體Ml和NMOS共源共柵設備M5的電流的總和是電流源ISl的電流。例如，如果在加上M5的電流時，流過Ml的電流還不足以形成IS1，那麼將M2的柵極拉低，直到Ml和M5的電流的總和再一次成為ISl為止。PMOS設備M3和M4將電流IS2鏡像至NMOS設備M5，且電壓源VCAS為M5和M6的柵極提供共源共柵的偏置電壓。Ml的漏極被保持在低阻抗下，其可大約為由偏置發生器的環增益所分隔的NMOS M5的源阻抗。因此，Ml的漏極被有效地耦合到參考電壓。由於這點，寄生柵極-漏極電容CGD被施加到源跟隨器電晶體Ml的柵極。
[0023]如圖1c中所示，源跟隨器電晶體Ml的輸出VF被耦合到第二級放大器206，以及經由引腳262被耦合到MEMS擴音器202的保護引腳，以便減少對擴音器寄生電容CP2的影響。由於電晶體Ml的柵極處的電壓與電晶體Ml的源極處的電壓同相，因此減少了電容CP2的電效應。
[0024]擴音器柵極偏置發生器244對Ml的柵極提供偏置電壓。這裡，電壓源VG的輸出由電晶體WJ所過濾，使用電流源IBG和電阻Rl在該電晶體WJ的線性區域中對其進行偏置，以提供柵極-源極電壓，其產生大約50GQ至大約250GQ的範圍內的輸出電阻。
[0025]在系統200的操作期間，機械衝擊可在MEMS擴音器202的輸出處產生瞬時電壓。這些瞬時電壓可包括負瞬時電壓，其例如範圍在大約-1V到大約-4V之間，或者正瞬時電壓，其例如範圍大約IV到大約4V之間。這些範圍外的瞬時電壓可以取決於特定系統及其操作於其中的環境而是可能的。衝擊恢復電路246和偏置發生器244均可防止Ml的柵極經受在存在對MEMS擴音器202的機械衝擊的情況下的高瞬時電壓。在負電壓偏移期間，衝擊恢復電路246的二極體Dl將Ml的柵極箝位至大約一個二極體壓降或大約比接地低0.3V。在正電壓偏移期間，偏置發生器244中的電晶體M7的寄生體效應二極體與電晶體M7—同限制正衝擊事件。
[0026]圖2a圖示出了根據本發明實施例的放大系統300。這裡，通過使用附加的緩衝電晶體MF來減少CGD的寄生電容的影響，該緩衝電晶體MF將電晶體Ml的源極處的信號緩衝至電晶體Ml的漏極，由此使電晶體Ml的漏極電壓與電晶體Ml的柵極電壓同相地移動。由於電晶體Ml的漏極與電晶體Ml的柵極同相地移動，因此寄生柵極-漏極電容CGD的影響被顯著地減少和/或消除。通過減少和/或消除電晶體CGD的影響，在CGD沒有引起系統的信噪比降低的情況下，較大的電晶體尺寸可被用來實施電晶體Ml。例如，在一些實施例中，可使用介於大約300fF和大約IpF之間的CGD的值，而不顯著降低系統性能。替換地，可在該範圍之外使用CGD的值。可使用PMOS電晶體來實施電晶體Ml並且可使用NMOS電晶體來實施電晶體MF。在替換的實施例中，可使用PMOS電晶體來實施電晶體Ml並且可使用NMOS電晶體來實施電晶體MF。替換地，也可使用其他電晶體類型。例如，在一個示例中，可使用BJT發射極跟隨器來實施電晶體MF。
[0027]圖2b圖示出了實施例系統300的電路實施方式的更加詳細的視圖，該系統300包括集成電路302，其被配置為經由引腳210、212和262耦合到MEMS擴音器202。集成電路302包括增益提高源跟隨器級304，後面是單端至差分放大器206。在替換的實施例中，可使用其他放大器架構(如果有的話)來取代單端至差分放大器206，例如儀表放大器。在其他實施例中，可省略第二級206。在一些實施例中，MEMS擴音器202還可被包括在集成電路302中。差分輸出VOUTP和VOUTN可被耦合到輸出引腳(未示出)或被耦合到模數轉換器(未示出)的輸入，以用於進一步音頻處理或提供數字輸出。
[0028]在一個實施例中，Cl在大約0.1pF至大約IOpF之間，而C2在大約IpF至大約IlpF之間，因此，級304的增益可介於大約I和大約11之間。例如，在MEMS擴音器為具有介於大約IpF至大約2pF的電容Cmic的電容傳感器的情況下，可使用這樣的值。替換地，也可實現其他元件值和增益範圍，並且其他傳感器電容可在上述範圍之外被使用。
[0029]增益提高級304使PMOS源跟隨器電晶體Ml的柵極耦合到引腳210。NMOS源跟隨器電晶體MF的柵極被耦合到PMOS電晶體Ml的源極，且NMOS源跟隨器電晶體MF的源極被耦合到PMOS電晶體Ml的漏極。同樣地，源跟隨器電晶體Ml的漏極電壓與源跟隨器電晶體Ml的柵極和源極同相。PMOS電晶體Ml和NMOS電晶體MF在反饋環中被偏置，該反饋環調整流過PMOS電晶體MB的電流，使得流過PMOS源跟隨器電晶體Ml和NMOS電晶體MF的電流的總和大約等於源自電流源IB5的電流。電流源IB6向NMOS電晶體MF提供漏極電流，且電流源IB7確保啟動時有一些可用的電流。通過使用所圖示的反饋偏置配置，源跟隨器電晶體MF的源極處經歷的阻抗可被保持非常低。然而，在本發明的替換實施例中，可使用其他偏置方案。例如，源跟隨器電晶體MF和/或源跟隨器Ml可以按照開環方式被偏置。在其他實施例中，也可使用現有技術中已知的其他偏置網絡。Ml可在子閾值區域中被偏置，以便進一步減少熱和閃爍噪聲。
[0030]集成電路302還包括柵極偏置發生器344，其對源跟隨器電晶體Ml的柵極提供偏置電壓，以及電路系統，其防止了發生在啟動時或在MEMS擴音器202的輸出處的瞬時現象時的第二穩定操作點，該瞬時現象例如由熱衝擊所引起。在一些實施例中，NMOS電晶體M20可被耦合到源跟隨器電晶體Ml的漏極，以便在源跟隨器電晶體Ml的漏極電勢過低的情況下拉升漏極電壓。這樣的狀況可能發生在啟動時。當源跟隨器電晶體Ml的漏極處的電壓小於電壓VB以下的閾值時，電晶體M20導通並開始提升電晶體Ml的漏極電勢。在此時間期間，PMOS柵極偏置電晶體M7的柵極電壓也由於流過R2的電流而被拉低，由此降低M7的源極-漏極電阻。該降低的源極-漏極電阻允許源跟隨器電晶體Ml的柵極以一定速率被拉至柵極偏置電壓VG，該速率快於當利用是Rl與源自電流源IBGV的電流的乘積的電壓來偏置柵極-源極電壓時在靜態條件下將實現的速率。在一個實施例中，Rl的值介於大約IkQ和大約IOkQ之間，且R2的值介於大約700kQ和大約2ΜΩ之間。替換地，可使用這些範圍之外的元件值。在靜態操作條件下，電晶體Μ7提供大於IGQ的電阻。替換地，可使用這些範圍之外的元件值。
[0031]衝擊恢復電路246和模塊344進一步防止Ml的柵極經受在存在對MEMS擴音器202的機械衝擊的情況下的高瞬時電壓。在負電壓偏移期間，二極體Dl將Ml的柵極箝位至大約一個二極體壓降或比接地低大約0.3V。在正電壓偏移期間，塊344中的電晶體Μ7的寄生體效應二極體與電晶體Μ7 —同限制正衝擊事件。MEMS擴音器偏置發生器242被用於向MEMS擴音器202提供偏置電壓，且由與電阻RB串聯的電壓源VB模擬示出，該電阻RB具有在GQ區域中的電阻。電阻RB和電容C2形成低通濾波器，其過濾掉來自電壓源VB的噪聲。電壓源VB可使用如編號為13 / 183，193的美國專利申請中所描述的電荷泵來實施。
[0032]圖3圖不出了使用本發明實施例的系統400。電容傳感器402被I禹合到具有第一級406和第二級408的集成電路404。第一級406可根據本文所描述的本發明的實施例來實施，以及第二級可例如使用編號為13 / 183，193的美國專利申請中所描述的電路和方法來實施。在一個實施例中，第二級408的差分輸出被耦合到A / D轉換器410。在一些實施例中，A / D轉換器被實施為音頻Σ -Δ (sigma-delta)轉換器。在其他實施例中，A / D轉換器可例如是適用於傳感應用的低頻A / D0在實施例中，A / D轉換器的輸出被耦合到處理器412來執行有用的功能。由系統400可實現的可能應用的示例包括但不限於電話系統、數字錄音機和遠程感測系統。
[0033]在一些實施例中，例如，電容傳感器402可以是MEMS擴音器或其他電容傳感器，諸如電容壓力傳感器、ECM或另一種類型的浮置電容信號源。在替換實施例中，電容傳感器402可被包括在集成電路404上。此外，A / D轉換器410和/或處理器412可與集成電路404分離定位。在一些實施例中，集成電路404的功能可使用單個集成電路或使用多個集成電路來實施。
[0034]根據一個實施例，一種用於放大由電容信號源提供的信號的系統包括第一電壓跟隨器設備、第二電壓跟隨器設備、以及第一電容器。所述第一電壓跟隨器設備包括輸入端子，其被配置為耦合到所述電容信號源的第一端子，以及所述第二電壓跟隨器設備包括耦合到所述第一電壓跟隨器設備的第一輸出端子的輸入端子，以及耦合到所述第一電壓跟隨器設備的第二輸出端子的輸出端子。此外，第一電容器具有耦合到所述第一電壓跟隨器設備的第一輸出端子的第一端，和配置為耦合到所述電容信號源的第二端子的第二端。所述第一電壓跟隨器設備可使用MOS源跟隨器來實施，該MOS源跟隨器可以在子閾值區域中被偏置。一些實施例系統進一步具有耦合到所述第一電壓跟隨器的第一輸出的放大級。
[0035]該系統進一步包括第二電容器，其具有耦合到參考節點的第一端和被配置為耦合到電容信號源的第二端子的第二端。在一些實施例中，該系統包括電容信號源，其可以是例如MEMS擴音器、傳感器、或另一類型的電容信號源。
[0036]在一個實施例中，使用MOS設備來實施第一電壓跟隨器設備，該第一電壓跟隨器設備的輸入端子是MOS設備的柵極端子，該第一電壓跟隨器設備的第一輸出端子為MOS設備的源極端子，以及該第一電壓跟隨器設備的第二輸出端子為MOS設備的漏極端子。
[0037]根據另一個實施例，一種用於放大由高阻抗信號源所提供的信號的放大器包括源跟隨器電晶體、第一電容器和電壓跟隨器設備，該源跟隨器電晶體具有被配置為耦合到該高阻抗信號源的第一端子的柵極，該第一電容器具有耦合到該源跟隨器電晶體的源極端子的第一端子和被配置為耦合到該高阻抗信號源的第二端子的第二端子，以及該電壓跟隨器設備具有耦合到該源跟隨器電晶體的第一輸出端子的輸入端子和耦合到該源跟隨器電晶體的漏極端子的輸出端子。該源跟隨器電晶體可在子閾值區域中被偏置。
[0038]該放大器可進一步包括第二電容器，其具有耦合到參考電壓節點的第一端子和被配置為耦合到該高阻抗信號源的第二端子的第二端子。在一些實施例中，從該高阻抗信號源的第一和第二端子到該源跟隨器電晶體的源極的電壓增益取決於第一電容器的電容與第二電容器的電容值的比值。從該高阻抗信號源的第一和第二端子到該源跟隨器電晶體的源極的電壓增益可大於I。
[0039]在一個實施例中，放大器還包括耦合於該源跟隨器電晶體的柵極和柵極參考電壓節點之間的第一偏置電晶體。此外，第二偏置電晶體可被耦合於該源跟隨器電晶體的漏極和該第一偏置電晶體的柵極之間。該放大器可進一步包括第一電阻器和第二電阻器，該第一電阻器具有耦合到該第一偏置電晶體的柵極的第一端子和耦合到第一電流源的第二端子，以及該第二電阻器被耦合於該第一電阻器的第二端子和該柵極參考電壓節點之間。
[0040]在一個實施例中，該源跟隨器電晶體包括PMOS設備，以及該電壓跟隨器設備包括NMOS源跟隨器電晶體。該源跟隨器電晶體、電壓跟隨器設備和第一電容器可被置於集成電路上。該高阻抗信號源可以是電容信號源，其可被實施為MEMS擴音器。
[0041]根據另一個實施例，一种放大由電容信號源所提供的信號的方法包括:在第一電壓跟隨器設備的柵極端子處接收來自電容信號源的第一端子的第一信號，在耦合到該第一電壓跟隨器設備的源極節點的第一電容器處接收來自電容信號源的第二端子的第二信號，放大該第一和第二信號，在第二電壓跟隨器設備的控制端子處接收來自該第一電壓跟隨器設備的源極節點的第三信號，以及在該第二電壓跟隨器設備的輸出節點處將第四信號施加到該第一電壓跟隨器設備的漏極節點。放大第一和第二信號包括基於耦合於該電容信號源的第二端子和參考節點之間的第一電容器和第二電容器的比值來施加電壓增益。
[0042]施加該第四信號可減小該第一電壓跟隨器設備的寄生柵極-漏極電容。在一些實施例中，該方法進一步包括對該第三信號執行模數轉換。
[0043]實施例的優點包括良好的噪聲性能，以及更少的可歸因於輸入源跟隨器電晶體的柵極-漏極電容的衰減。進一步的優點包括這樣的能力，即在音頻系統中使用大的源跟隨器電晶體，而由於電容信號衰減而降低放大器的增益和噪聲係數，該電容信號衰減是由輸入源跟隨器電晶體的寄生源極-漏極電容所引起的。
[0044]實施例的另外有利方面包括承受輸入瞬時現象的能力，該輸入瞬時現象例如是由MEMS擴音器的機械衝擊所引起。
[0045]實施例的另外優點包括非常低的第一級輸出阻抗。同樣地，對於單端應用來說，實施例源跟隨器電路作為具有低輸出阻抗的良好電壓源而起作用。在實施例中可實現高PSRR，其中第二級執行單端至差分轉換。
[0046]儘管已參考說明性實施例描述了本發明，但該描述並不意在以限制意義被理解。說明性實施例以及本發明的其他實施例的各種修改及組合在參考該描述時將對於本領域技術人員是顯而易見的。因此，所意在的是，所附權利要求涵蓋任意此類修改或實施例。
【權利要求】
1.一種用於放大由電容信號源提供的信號的系統，所述系統包括: 第一電壓跟隨器設備，其包括被配置為耦合到所述電容信號源的第一端子的輸入端子; 第一電容器，其包括稱合到所述第一電壓跟隨器設備的第一輸出端子的第一端，和被配置為耦合到所述電容信號源的第二端子的第二端；以及 第二電壓跟隨器設備，其包括耦合到所述第一電壓跟隨器設備的第一輸出端子的輸入端子，和耦合到所述第一電壓跟隨器設備的第二輸出端子的輸出端子。
2.如權利要求1的系統，進一步包括第二電容器，其包括耦合到參考節點的第一端和被配置為耦合到所述電容信號源的第二端子的第二端。
3.如權利要求1的系統，其中所述第一電壓跟隨器設備包括MOS源跟隨器。
4.如權利要求3的系統，其中所述MOS源跟隨器在子閾值區域中被偏置。
5.如權利要求1的系統，進一步包括電容信號源。
6.如權利要求5的系統，其中所述電容信號源包括MEMS擴音器。
7.如權利要求1的系統，進一步包括耦合到所述第一電壓跟隨器的第一輸出的放大級。
8.如權利要求1的系統，其中: 所述第一電壓跟隨器設備包括MOS設備； 所述第一電壓跟隨器設備的輸入端子包括MOS設備的柵極端子； 所述第一電壓跟隨器設備的第一輸出端子包括MOS設備的源極端子；以及 所述第一電壓跟隨器設備的第二輸出端子包括MOS設備的漏極端子。
9.一種用於放大由高阻抗信號源所提供的信號的放大器，所述放大器包括: 源跟隨器電晶體，其具有被配置為耦合到所述高阻抗信號源的第一端子的柵極； 第一電容器，其具有耦合到所述源跟隨器電晶體的源極端子的第一端子和被配置為耦合到所述高阻抗信號源的第二端子的第二端子；以及 電壓跟隨器設備，其包括耦合到所述源跟隨器電晶體的第一輸出端子的輸入端子和耦合到所述源跟隨器電晶體的漏極端子的輸出端子。
10.如權利要求9的放大器，進一步包括第二電容器，其具有耦合到參考電壓節點的第一端子和被配置為耦合到所述高阻抗信號源的第二端子的第二端子。
11.如權利要求10的放大器，其中從所述高阻抗信號源的第一和第二端子到所述源跟隨器電晶體的源極的電壓增益取決於所述第一電容器的電容與所述第二電容器的電容的比值。
12.如權利要求10的放大器，其中從所述高阻抗信號源的第一和第二端子到所述源跟隨器電晶體的源極的電壓增益大於I。
13.如權利要求9的放大器，進一步包括耦合於所述源跟隨器電晶體的柵極和柵極參考電壓節點之間的第一偏置電晶體。
14.如權利要求13的放大器，進一步包括耦合於所述源跟隨器電晶體的漏極和所述第一偏置電晶體的柵極之間的第二偏置電晶體。
15.如權利要求14的放大器，進一步包括: 第一電阻器，其具有耦合到所述第一偏置電晶體的柵極的第一端子和耦合到第一電流源的第二端子；以及 第二電阻器，其被耦合於所述第一電阻器的第二端子和所述柵極參考電壓節點之間。
16.如權利要求9的放大器，其中: 所述源跟隨器電晶體包括PMOS設備；以及 所述電壓跟隨器設備包括NMOS源跟隨器電晶體。
17.如權利要求9的放大器，其中所述源跟隨器電晶體、電壓跟隨器設備和第一電容器被置於集成電路上。
18.如權利要求9的放大器，其中所述源跟隨器電晶體在子閾值區域中被偏置。
19.如權利要求9的放大器，其中所述高阻抗信號源包括電容信號源。
20.如權利要求19的放大器，其中所述電容信號源包括MEMS擴音器。
21.—种放大由電容信號源所提供的信號的方法，所述方法包括: 在第一電壓跟隨器設備的柵極端子處接收來自所述電容信號源的第一端子的第一信號; 在耦合到所述第一電壓跟隨器設備的源極節點的第一電容器處接收來自所述電容信號源的第二端子的第二信號； 放大所述第一和第二信號，放大包括基於耦合於所述電容信號源的第二端子和參考節點之間的第一電容器和第二電容器的比值來施加電壓增益； 在第二電壓跟隨器設備的控制端子處接收來自所述第一電壓跟隨器設備的源極節點的第二/[目號；以及 在所述第二電壓跟隨器設備的輸出節點處將第四信號施加到所述第一電壓跟隨器設備的漏極節點。
22.如權利要求21的方法，其中施加所述第四信號減小了所述第一電壓跟隨器設備的寄生柵極-漏極電容。
23.如權利要求21的方法，進一步包括對所述第三信號執行模數轉換。
【文檔編號】H04R3/00GK103796134SQ201310637917
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2013年10月31日 優先權日:2012年10月31日
【發明者】J·L·切巴洛斯, M·克羅普菲奇 申請人:英飛凌科技股份有限公司