專利名稱：用于提供模擬信號(hào)的電路結(jié)構(gòu)以及電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于提供模擬信號(hào)的電路結(jié)構(gòu)以及包括這種電路結(jié)構(gòu)的電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
依賴外加偏壓的輸入裝置(例如提供對引入的噪聲敏感的模擬信號(hào)的麥克風(fēng)或其他裝置)可能面臨電磁兼容問題。電源電壓中的噪聲分量也可能會(huì)引入噪聲。對裝置其他部分的高電流可能會(huì)引起電壓波動(dòng)，在麥克風(fēng)的情況下，可以在麥克風(fēng)信號(hào)中發(fā)現(xiàn)電壓波動(dòng)例如為低頻噪聲，通常被稱為“蜂鳴”聲。通常需要利用如何放置引線和組件的均衡設(shè)計(jì)以及用于衰減已知噪聲的電路和信號(hào)處理來處理這些效應(yīng)。US6978(^9B1公開了一種電容式麥克風(fēng)裝置，其用于無線電設(shè)備，并且適于降低由于傳輸單元的高頻信號(hào)輻射而產(chǎn)生的噪聲。在場效應(yīng)晶體管的漏極和源極與麥克風(fēng)輸出傳輸線之間設(shè)置串聯(lián)電阻，以防止高頻電壓由于旁路電容器和麥克風(fēng)傳輸線的諧振而升高。然而，希望提供一種在從模擬裝置接收信號(hào)的信號(hào)放大器的輸入處降低這些干擾效應(yīng)的另選方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于這樣的理解不僅在所提供的偏壓的意義上、而且在基準(zhǔn)電壓(例如地、或電源的正電壓電平和負(fù)電壓電平之間的中間基準(zhǔn)電壓)的意義上，效應(yīng)中的至少一些由于輸入裝置偏置中的波動(dòng)而產(chǎn)生。本發(fā)明還基于這樣的理解提供輸出到放大器、在高阻抗場效應(yīng)晶體管上得到的模擬信號(hào)有助于吸收相當(dāng)大數(shù)量的噪聲，而在串聯(lián)電阻器上得到的模擬信號(hào)降低了提供到放大器的噪聲分量，該串聯(lián)電阻器也用于偏置，并具有比具有模擬輸入和場效應(yīng)晶體管的裝置低得多的阻抗。根據(jù)第一方面，提供了一種用于提供模擬信號(hào)的電路結(jié)構(gòu)。該電路結(jié)構(gòu)包括偏置電阻器；模擬輸入結(jié)構(gòu)；和信號(hào)輸出部，其中，偏置電阻器和模擬輸入結(jié)構(gòu)串聯(lián)連接在電源電壓和基準(zhǔn)電壓之間，并且信號(hào)輸出部被連接為使得將偏置電阻器上的交流電壓提供為輸出信號(hào)。模擬輸入結(jié)構(gòu)可以包括場效應(yīng)晶體管，其漏極和源極連接在模擬輸入結(jié)構(gòu)的端子上；和電容式傳感器，其連接在場效應(yīng)晶體管的柵極和源極之間。該電容式傳感器可以是電容式麥克風(fēng)、微機(jī)電系統(tǒng)傳感器和液體電容式傾斜儀中的任何一種。可以用在場效應(yīng)晶體管的柵極和源極上提供輸入的電子電路或裝置替代該電容式傳感器。該電路結(jié)構(gòu)還可包括連接在偏置電阻器和模擬輸入結(jié)構(gòu)之間的晶體管，晶體管的集電極連接到偏置電阻器，晶體管的射極連接到模擬輸入結(jié)構(gòu)，基極連接到用于提供偏置點(diǎn)、使得在與偏置電阻器的連接處提供輸出信號(hào)的信號(hào)擺動(dòng)的電壓?；鶞?zhǔn)電壓可以是地，電源電壓可以是負(fù)電壓，偏置電阻器可以連接到基準(zhǔn)電壓，模擬輸入結(jié)構(gòu)可以連接到電源電壓?；鶞?zhǔn)電壓可以是地，電源電壓可以是正電壓，偏置電阻器可以連接到電源電壓，模擬輸入結(jié)構(gòu)可以連接到基準(zhǔn)電壓。信號(hào)輸出部可以包括到偏置電阻器的各端子的多個(gè)連接，并且連接中的至少一個(gè)包括用于輸出信號(hào)的交流電流耦合的電容器。根據(jù)第二方面，提供了一種電子設(shè)備，其包括根據(jù)第一方面的電路結(jié)構(gòu)。該電子設(shè)備可以是耳機(jī)、通信設(shè)備和用戶交互裝置中的任意一種，或者是耳機(jī)、通信設(shè)備和用戶交互裝置的任意組合。


圖1是示意性示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的具有模擬輸入結(jié)構(gòu)和偏置結(jié)構(gòu)的電路結(jié)構(gòu)的圖。圖2是示意性示出具有模擬輸入和場效應(yīng)晶體管的示例性模擬輸入結(jié)構(gòu)的圖。圖3是示意性示出具有模擬輸入和場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)的等效電路的圖。圖4是示意性示出根據(jù)實(shí)施方式的具有偏置結(jié)構(gòu)的模擬輸入結(jié)構(gòu)的圖。圖5是示意性示出根據(jù)實(shí)施方式的具有偏置結(jié)構(gòu)的模擬輸入結(jié)構(gòu)的圖。圖6是示意性示出根據(jù)實(shí)施方式的具有偏置結(jié)構(gòu)的模擬輸入結(jié)構(gòu)的圖。圖7示出根據(jù)實(shí)施方式的設(shè)備。
具體實(shí)施例方式提供圖1以便于理解本發(fā)明的原理，圖1是示意性示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的具有偏置結(jié)構(gòu)102的電路結(jié)構(gòu)100的圖。偏置結(jié)構(gòu)102包括連接到電源電壓104和模擬輸入結(jié)構(gòu)106 的偏置電阻器。模擬輸入結(jié)構(gòu)106連接到基準(zhǔn)電壓108(例如地)，使得偏置結(jié)構(gòu)102和模擬輸入結(jié)構(gòu)106串聯(lián)連接在電源電壓104和基準(zhǔn)電壓108之間。由信號(hào)輸出部110連接模擬輸入結(jié)構(gòu)106上的信號(hào)，以從電路結(jié)構(gòu)100提供輸出信號(hào)。信號(hào)輸出部110優(yōu)選包括用于輸出信號(hào)的交流(AC)耦合的電容器112。理想地應(yīng)該具有純直流(DC)特性的電源電壓104的任何不需要的AC分量將通過串聯(lián)耦合部102、106和信號(hào)輸出部110傳播，并且向輸出信號(hào)添加噪聲。圖2是示意性示出具有模擬輸入202和場效應(yīng)晶體管(FET) 204的示例性模擬輸入結(jié)構(gòu)200的圖。FET的漏極和源極連接到模擬輸入結(jié)構(gòu)200的端子206、208。模擬輸入 202優(yōu)選為連接在FET 204的柵極和源極之間的電容式傳感器。電容式傳感器例如可以是電容式麥克風(fēng)、微機(jī)電系統(tǒng)傳感器或液體電容式傾斜儀。一旦記錄了諸如聲音、壓力或傾斜的物理現(xiàn)象，則模擬輸入202的電容改變。因此，模擬輸入202上的、由如上所述的偏置結(jié)構(gòu)所提供的外加電荷導(dǎo)致模擬輸入202上的電壓改變。模擬輸入202也可以是在場效應(yīng)晶體管的柵極和源極上提供輸入的電子電路或裝置。圖3是示意性示出參照圖2討論的模擬輸入結(jié)構(gòu)200的等效電路300的圖。模擬輸入結(jié)構(gòu)200可以看作是具有非常高的信號(hào)阻抗304的電流源302，信號(hào)阻抗304通常比偏置電阻器高得多。如果等效電路300應(yīng)用在如圖1所示的電路結(jié)構(gòu)中，則電源電壓的大部分噪聲將存在于此等效高信號(hào)阻抗304上。圖4是示意性示出根據(jù)實(shí)施方式的電路結(jié)構(gòu)400的圖。電路結(jié)構(gòu)400包括偏置結(jié)構(gòu)402。偏置結(jié)構(gòu)402包括連接到基準(zhǔn)電壓404(例如地)和模擬輸入結(jié)構(gòu)406的偏置電阻器。模擬輸入結(jié)構(gòu)406連接到優(yōu)選具有比基準(zhǔn)電壓404低的電壓(例如，如果基準(zhǔn)電壓是地，則為負(fù)電壓)的電源電壓408，使得偏置結(jié)構(gòu)402和模擬輸入結(jié)構(gòu)406串聯(lián)連接在基準(zhǔn)電壓404和電源電壓408之間。由信號(hào)輸出部410連接偏置電阻器402上的信號(hào)，以從電路結(jié)構(gòu)400提供輸出信號(hào)。信號(hào)輸出部410優(yōu)選包括用于輸出信號(hào)的AC耦合的電容器 412。模擬輸入結(jié)構(gòu)406優(yōu)選地根據(jù)參照圖2描述的示例中的任何示例。圖4的結(jié)構(gòu)意味著如參照圖3所述的模擬輸入結(jié)構(gòu)406的內(nèi)在特性提供了對電源電壓408中存在的噪聲的抑制。一般可以實(shí)現(xiàn)^dB的噪聲抑制。還可以實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)上的共模抑制。圖5是示意性示出根據(jù)實(shí)施方式的電路結(jié)構(gòu)500的圖。電路結(jié)構(gòu)500包括偏置結(jié)構(gòu)502。偏置結(jié)構(gòu)502包括連接到電源電壓504和模擬輸入結(jié)構(gòu)506的偏置電阻器。模擬輸入結(jié)構(gòu)506連接到優(yōu)選具有比電源電壓504低的電壓的基準(zhǔn)電壓508(例如地)，使得偏置結(jié)構(gòu)502和模擬輸入結(jié)構(gòu)506串聯(lián)連接在電源電壓504和基準(zhǔn)電壓508之間。由信號(hào)輸出部510連接偏置電阻器502上的信號(hào)，以從電路結(jié)構(gòu)500提供輸出信號(hào)。信號(hào)輸出部510 優(yōu)選包括用于輸出信號(hào)的AC耦合的電容器512、514。模擬輸入結(jié)構(gòu)506優(yōu)選地根據(jù)參照圖 2描述的示例中的任何示例。圖5的結(jié)構(gòu)意味著如參照圖3所述的模擬輸入結(jié)構(gòu)506的內(nèi)在特性提供了對電源電壓504中存在的噪聲的抑制，因?yàn)榕c模擬輸入結(jié)構(gòu)506的阻抗相比，偏置電阻器502具有低得多的阻抗，所以僅有一小部分噪聲存在于偏置電阻器502上。實(shí)現(xiàn)了與針對圖4的電路結(jié)構(gòu)400所述的效果類似的效果。對于參照圖4和圖5所述的結(jié)構(gòu)中的任意結(jié)構(gòu)來說，通過獲得偏置電阻器上的信號(hào)實(shí)現(xiàn)了效果。然而，可以通過給出等同電性能的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)類似效果，這些結(jié)構(gòu)例如將電壓設(shè)置為正電源電壓和負(fù)電源電壓、改變?nèi)魏谓M件的位置、用具有類似特性的另一組件替代一個(gè)組件、或增加用于電路調(diào)諧的元件。如果這些結(jié)構(gòu)用于連接和交互裝置(例如，連接到移動(dòng)電話的耳機(jī))中，則不需要在與模擬輸入結(jié)構(gòu)406、506相同的裝置中設(shè)置偏置結(jié)構(gòu) 402,502ο圖6是示意性示出根據(jù)實(shí)施方式的電路結(jié)構(gòu)600的圖。這里應(yīng)該注意，所示的示例基于圖5的結(jié)構(gòu)，但是具有附加特征。然而，如果基于圖4的結(jié)構(gòu)，具有附加特征的類似示例同樣可行。電路結(jié)構(gòu)600包括偏置結(jié)構(gòu)602。偏置結(jié)構(gòu)602包括連接到電源電壓604 的偏置電阻器。模擬輸入結(jié)構(gòu)606連接到優(yōu)選具有比電源電壓604低的電壓的基準(zhǔn)電壓 608(例如地)。晶體管610連接在偏置電阻器602和模擬輸入結(jié)構(gòu)606之間，其中晶體管 610的集電極連接到偏置電阻器602，晶體管的射極連接到模擬輸入結(jié)構(gòu)606，使得偏置結(jié)構(gòu)602、晶體管610和模擬輸入結(jié)構(gòu)606串聯(lián)連接在電源電壓604和基準(zhǔn)電壓608之間。由信號(hào)輸出部612連接偏置電阻器602上的信號(hào)，以從電路結(jié)構(gòu)600提供輸出信號(hào)。信號(hào)輸出部610優(yōu)選包括用于輸出信號(hào)的AC耦合的電容器614、616。模擬輸入結(jié)構(gòu)606優(yōu)選地根據(jù)參照圖2描述的示例中的任何示例。晶體管610的基極連接到例如通過分壓器618、 620提供的電壓，用于提供偏置點(diǎn)，使得在與偏置電阻器602的連接處提供輸出信號(hào)的信號(hào)擺云力(swing)。在圖6的結(jié)構(gòu)中，考慮到參照圖2所述的模擬輸入結(jié)構(gòu)200的結(jié)構(gòu)，晶體管610和 FET 204將共源共柵(in cascode)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這是有益的。模擬輸入結(jié)構(gòu)606的信號(hào)不再疊加在其驅(qū)動(dòng)電壓上。如果晶體管610的基極適當(dāng)?shù)剡B接到低阻抗620，則晶體管610將作為射極跟隨器工作，其在其射極處具有低阻抗，并且向模擬輸入結(jié)構(gòu)606提供驅(qū)動(dòng)電壓。來自模擬輸入結(jié)構(gòu)606的信號(hào)將存在于晶體管610的集電極處，通過適當(dāng)?shù)厥┘拥交鶚O的電壓，集電極將波動(dòng)，以在偏置電阻器602上提供輸出信號(hào)?？梢钥刂频骄w管610的基極的電壓，以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的效果，例如調(diào)整模擬輸入結(jié)構(gòu)的靈敏性。在圖6的圖示中，晶體管610 是雙極npn晶體管，由于雙極npn晶體管提供了低輸出阻抗以及關(guān)于施加在基極上的電壓的良好的控制特性，所以其特別有益。然而，如果要輸出高功率，或者為了其他原因，可以使用更穩(wěn)健(robust)的晶體管或另一合適的有源器件，如M0SFET。 圖7示出了根據(jù)實(shí)施方式的電子設(shè)備700，其中可適用本發(fā)明的原理。電子設(shè)備 700例如可以是移動(dòng)電話或媒體播放器/錄制器。設(shè)備700包括具有電源、電路、用戶接口等的主體702。用戶接口可以包括鍵盤704、顯示器706、諸如麥克風(fēng)或其他傳感器的模擬輸入結(jié)構(gòu)708、以及揚(yáng)聲器710。設(shè)備還可以包括連接器712，可以通過耳機(jī)718的連接器720 將例如形成耳機(jī)718的外部模擬輸入結(jié)構(gòu)714(諸如麥克風(fēng)或其他傳感器)以及外部揚(yáng)聲器716、716’連接到連接器712。連接器712、720被設(shè)置為彼此配合，并在主體電路和耳機(jī) 718的輸入和輸出裝置714、716、716’之間提供電接觸，以輸入和輸出信號(hào)。
權(quán)利要求
1.一種用于提供模擬信號(hào)的電路結(jié)構(gòu)，該電路結(jié)構(gòu)包括 偏置電阻器；模擬輸入結(jié)構(gòu)；和信號(hào)輸出部，其中，所述偏置電阻器和所述模擬輸入結(jié)構(gòu)串聯(lián)連接在電源電壓和基準(zhǔn)電壓之間，并且所述信號(hào)輸出部被連接為使得將所述偏置電阻器上的交流電壓提供為輸出信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路結(jié)構(gòu)，其中，所述模擬輸入結(jié)構(gòu)包括 場效應(yīng)晶體管，其漏極和源極連接到所述模擬輸入結(jié)構(gòu)的端子；和電容式傳感器，其連接在所述場效應(yīng)晶體管的柵極和源極之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路結(jié)構(gòu)，其中，所述電容式傳感器是電容式麥克風(fēng)、微機(jī)電系統(tǒng)傳感器和液體電容式傾斜計(jì)中的任何一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的電路結(jié)構(gòu)，該電路結(jié)構(gòu)還包括連接在所述偏置電阻器和所述模擬輸入結(jié)構(gòu)之間的晶體管，所述晶體管的集電極連接到所述偏置電阻器，所述晶體管的射極連接到所述模擬輸入結(jié)構(gòu)，并且基極連接到用于提供偏置點(diǎn)、使得在與所述偏置電阻器的連接處提供所述輸出信號(hào)的信號(hào)擺動(dòng)的電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的電路結(jié)構(gòu)，其中，所述基準(zhǔn)電壓是地，所述電源電壓是負(fù)電壓，并且所述偏置電阻器連接到所述基準(zhǔn)電壓，所述模擬輸入結(jié)構(gòu)連接到所述電源電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的電路結(jié)構(gòu)，其中，所述基準(zhǔn)電壓是地，所述電源電壓是正電壓，并且所述偏置電阻器連接到所述電源電壓，所述模擬輸入結(jié)構(gòu)連接到所述基準(zhǔn)電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的電路結(jié)構(gòu)，其中，所述信號(hào)輸出部包括到所述偏置電阻器的各端子的多個(gè)連接，并且所述連接中的至少一個(gè)包括用于所述輸出信號(hào)的交流耦合的電容器。
8.一種電子設(shè)備，該電子設(shè)備包括根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的電路結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電子設(shè)備，該電子設(shè)備是耳機(jī)、通信設(shè)備和用戶交互裝置中的任意一種，或者是耳機(jī)、通信設(shè)備和用戶交互裝置的任意組合。
全文摘要
公開了一種用于提供模擬信號(hào)的電路結(jié)構(gòu)。該電路結(jié)構(gòu)包括偏置電阻器；模擬輸入結(jié)構(gòu)；和信號(hào)輸出部，其中，所述偏置電阻器和所述模擬輸入結(jié)構(gòu)串聯(lián)連接在電源電壓和基準(zhǔn)電壓之間，并且所述信號(hào)輸出部被連接為使得將所述偏置電阻器上的交流電壓提供為輸出信號(hào)。還公開了一種包括該電路結(jié)構(gòu)的電子設(shè)備。
文檔編號(hào)H04R19/04GK102165793SQ200980137690
公開日2011年8月24日 申請日期2009年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月24日
發(fā)明者卡伊·烏倫, 彼得·克爾納 申請人:索尼愛立信移動(dòng)通訊有限公司