用于音頻接地電路的保護(hù)電路和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體上涉及電子電路，且特定來說，涉及用于音頻接地電路的保護(hù)電路和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]音頻接地開關(guān)可包含耗盡模式MOS晶體管以防止電荷的積累。當(dāng)將頭戴式耳機(jī)插入到產(chǎn)生音頻信號的裝置的音頻信號插孔中時，此積累電荷可引起放電和相關(guān)聯(lián)的滴答聲/爆音。此積累電荷的放電發(fā)生的原因是音頻接地開關(guān)和其連接電路具有受到靜電荷的積累的影響的寄生電容、電感和電阻。此積累電荷可類似于常見的靜電放電(ESD)那樣放電。例如，在音頻接地開關(guān)電路中，當(dāng)將頭戴式耳機(jī)連接到音頻接地開關(guān)的連接電路時，此積累電荷可靜電放電到接地。通過頭戴式耳機(jī)揚(yáng)聲器電阻的所得電流可引起此類滴答聲/爆
■~>V.曰O
[0003]參考圖1，常規(guī)音頻接地開關(guān)電路I在集成電路芯片中實施，所述集成電路芯片包含耦合在正供應(yīng)電壓Vdd與系統(tǒng)接地之間的常規(guī)電荷栗2。電荷栗2在導(dǎo)體3上產(chǎn)生輸出電壓VCP。電荷栗2包含常規(guī)內(nèi)部電路，所述常規(guī)內(nèi)部電路在Vdd下降到低于欠電壓(鎖定閾值)電壓的情況下將Vep放電到零伏特。電荷栗輸出電壓Vep通過導(dǎo)體3連接到P溝道MOS (金屬氧化物半導(dǎo)體)耗盡模式場效應(yīng)晶體管MPl和ΜΡ2的柵電極，耗盡模式場效應(yīng)晶體管MPl和ΜΡ2在Vep處在零伏特時通常處在其導(dǎo)電接通狀態(tài)中。當(dāng)Vdd處在正常電平(例如，3.3伏特)時，則電荷栗輸出電壓Vep處在升高電平(例如，7伏特處)。耗盡模式接地開關(guān)晶體管MPl的源極連接到具有音頻信息信號電壓Vtwi的導(dǎo)體6-1，并且耗盡模式接地開關(guān)晶體管ΜΡ2的源極連接到具有音頻信息信號電壓Vi3ut2的導(dǎo)體6-2。耗盡模式晶體管MPl和ΜΡ2的源電極限于足夠低的電壓，使得其(結(jié)合升高電荷栗電壓Vep)產(chǎn)生足夠大的柵極到源極反向偏置電壓Vss，以將耗盡模式晶體管MPl和MP2的狀態(tài)從其操作導(dǎo)電區(qū)改變到其截止區(qū)。
[0004]圖2更詳細(xì)展示針對當(dāng)Vdd等于零時的情況的與耗盡模式晶體管MPl相關(guān)聯(lián)的連接和信號。耗盡模式晶體管MPl具有形成在耗盡模式晶體管MPl的η型阱區(qū)4中的P型源極區(qū)和漏極區(qū)。P型源極和η型阱區(qū)形成相關(guān)聯(lián)的寄生二極管Dl (其具有大量寄生電容)，并且耗盡模式晶體管MPl的P型漏極和η型阱區(qū)4形成相關(guān)聯(lián)的寄生二極管D2 (其也具有大量寄生電容)。還參考圖5，η型阱區(qū)4形成在P型襯底上，并且其一起形成相關(guān)聯(lián)的寄生襯底二極管D3。如果MPl在其高阻抗關(guān)斷狀態(tài)中斷開，那么導(dǎo)體6-1上的大負(fù)電壓將正向偏置襯底二極管D3-1，除非MPl是導(dǎo)電的且因此作為接地開關(guān)而操作。如果MPl處在其導(dǎo)電接通狀態(tài)中，那么音頻信號不可能存在，這是因為音頻信號將不跨MPl的接地電阻器Rl-1和低溝道電阻(例如在0.1 Ω與1.0 Ω之間)的并聯(lián)組合而產(chǎn)生。
[0005]相對大振幅的音頻信號(例如具有±2.63伏特的范圍)可由常規(guī)編碼解碼器(編碼器-解碼器)11中的音頻放大器8在導(dǎo)體7上產(chǎn)生。所述音頻信號跨電阻性分壓器耦合，所述電阻性分壓器包含:耦合在音頻放大器8的輸出7與Vtwi導(dǎo)體6-1之間的(頭戴式耳機(jī)13)的16 Ω的頭戴式耳機(jī)電阻R2 ;以及耦合在Vl3un導(dǎo)體6_1與接地之間的7 Ω接地電阻器R1。音頻放大器8也以接地作為參考。音頻工程師有時將接地電阻器(例如Rl)與系統(tǒng)接地串聯(lián)連接以減少或消除所謂的接地噪聲。由音頻放大器8產(chǎn)生的下分頻輸出信號作為Vtwi出現(xiàn)在導(dǎo)體6-1上，并且將在圖2的耗盡模式晶體管MPl關(guān)斷而非接通的情況下具有±0.8伏特的范圍。然而，圖2的耗盡模式晶體管MPl處在其接通狀態(tài)中，所以其非常低的溝道電阻與接地電阻器Rl并聯(lián)且致使Vtwi實質(zhì)上等于零。當(dāng)耗盡模式場效應(yīng)晶體管MPl處在其導(dǎo)電或接通狀態(tài)中時，音頻信號通常不存在。導(dǎo)體6-1上的信號可用于在音頻編碼解碼器11中提供內(nèi)部補(bǔ)償。
[0006]圖3展示與圖2相同的結(jié)構(gòu)，區(qū)別僅在于Vdd不等于零。相反，Vdd具有充分大的值以致使電荷栗輸出電壓Vff約為+7伏特，所以耗盡模式晶體管MPl的柵極到源極電壓(Vtis)的量值充分高以將耗盡模式晶體管MPl完全關(guān)斷地切換到其高阻抗?fàn)顟B(tài)中。在這種情況下，放大器輸出導(dǎo)體7上的音頻信號通常存在，所以Vtwi的全±0.8伏特輸出值由導(dǎo)體7上的音頻放大器輸出電壓的分壓(來自頭戴式耳機(jī)電阻R2和接地電阻Rl)在導(dǎo)體6-1上產(chǎn)生。圖2和3的耗盡模式晶體管MPl的電路可用于圖1的耗盡模式晶體管MP2。
[0007]當(dāng)未將電力施加到電荷栗2 (例如，當(dāng)Vdd= O時)，圖1到3的常規(guī)接地開關(guān)集成電路提供與接地電阻器Rl并聯(lián)的非常低的電阻，并且每當(dāng)將足夠的Vdd電力施加到電荷栗2時，圖1到3的接地開關(guān)集成電路也將耗盡模式晶體管MPl關(guān)斷，使得可在導(dǎo)體6-1上產(chǎn)生音頻信息'㈣并將其施加到音頻編碼解碼器11的接地感測輸入供處理。
[0008]η型阱4與Vl3un導(dǎo)體6_1的直接連接防止了當(dāng)V為正時寄生二極管Dl (包含耗盡模式晶體管MPl的P型源極與η型阱區(qū)4之間的PN結(jié))的正向偏置。遺憾的是，如果將耗盡模式晶體管MPl切換到其高阻抗關(guān)斷狀態(tài)，那么導(dǎo)體6-1上的AC信號Vl3un的-0.8伏特部分可致使寄生二極管D2和D3變成正向偏置，這將大量失真引入到系統(tǒng)音頻信號Vquti中。
[0009]如果在耗盡模式晶體管MPl關(guān)斷時將揚(yáng)聲器或頭戴式耳機(jī)13插入到個人計算機(jī)(或類似裝置)的頭戴式穿孔中，并且如果在非音頻事件期間(例如當(dāng)未提供所要音頻信號時)將音量開大到其最大等級，那么可從由電阻器R2表示的頭戴式耳機(jī)揚(yáng)聲器電阻聽到惱人的音頻頻率接地噪聲信號(例如，音頻頻率嗡嗡聲)。接地路徑中的7Ω的降噪電阻器Rl和頭戴式耳機(jī)電阻R2 —起充當(dāng)分壓器，其減小了 Vl3un的最大負(fù)電壓擺幅的量值(在此實例中為-0.8伏特)以防止耗盡模式晶體管MPl的襯底二極管D3 (由P型源極形成)和二極管D2(由η型阱區(qū)4形成)的正向偏置。7Ω的接地電阻器Rl減少了此非音頻事件期間的音頻嗡嗡聲振幅。Rl接地感測電阻器將接地感測輸入信號提供到編碼解碼器11。此接地感測輸入信號用于消除接地信號的噪聲。此功能導(dǎo)致+/-0.8伏特的相對大量值的信號出現(xiàn)在Vquti導(dǎo)體6-1上。
[0010]通常，當(dāng)未將Vdd電力施加到電荷栗2時，在與接地導(dǎo)體和/或音頻信號導(dǎo)體6-1相關(guān)聯(lián)的寄生電容上發(fā)生一些電荷積聚。當(dāng)音頻信號電壓Vl3un存在于導(dǎo)體6-1上且被施加到圖1到3的耗盡模式接地開關(guān)晶體管MPl的漏極時，則導(dǎo)體6-1上的值為-0.8伏特的Vquti出現(xiàn)在襯底二極管D3的陰極上，由此正向偏置襯底二極管D3且引起V QUT1中的大量失真。為幫助防止通過頭戴式耳機(jī)電阻R2的突然放電并由此幫助防止惱人的滴答聲/爆音(其可由將頭戴式耳機(jī)13插入到頭戴式耳機(jī)插孔中以接收音頻信號Vi3uti引起)，耗盡模式晶體管MPl (處在其接通狀態(tài)中)防止靜電荷積聚并抑制或減緩當(dāng)插入頭戴式耳機(jī)13時所積累的靜電荷的放電。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]在所描述的實例中，電荷栗通過第一參考電壓供電且在控制導(dǎo)體上產(chǎn)控制電壓信號。接地開關(guān)電路包含耗盡模式晶體管，所述耗盡模式晶體管具有阱區(qū)、耦合到輸出導(dǎo)體的源極、經(jīng)耦合以接收控制電壓信號的柵極和耦合到第二參考電壓的漏極。保護(hù)電路包含第一和第二耗盡模式保護(hù)晶體管，其具有耦合到控制電壓信號的相應(yīng)柵極且具有彼此耦合的相應(yīng)源極。第一耗盡模式保護(hù)晶體管具有耦合到阱區(qū)的漏極，并且第二耗盡模式保護(hù)晶體管具有耦合到輸出導(dǎo)體上的輸出信號的漏極。
【附圖說明】
[0012]圖1是常規(guī)首頻接地開關(guān)電路的不意圖。
[0013]圖2是針對當(dāng)晶體管MPl處在其接通狀態(tài)中時的情況的與圖1的耗盡模式場效應(yīng)晶體管MPl相關(guān)聯(lián)的寄生二極管以及耦合到晶體管MPl的漏極的電阻性分壓器的示意圖。
[0014]圖3是針對當(dāng)將足夠的供應(yīng)電壓施加到電荷栗以致使其關(guān)斷耗盡模式場效應(yīng)晶體管MPl時的情況的圖2的電路的示意圖。
[0015]圖4是實例實施例的音頻接地開關(guān)電路的示意圖。
[0016]圖5是圖4的P型耗盡模式晶體管MPl的集成電路截面圖，其展示源極區(qū)和漏極區(qū)、η型阱區(qū)、P型襯底以及相關(guān)聯(lián)寄生二極管。
【具體實施方式】
[0017]參考圖4，接地開關(guān)電路15包含電路17-1，電路17-1用于:(a)防止電荷積聚，并由此防止電荷積累在所有操作條件下在耗盡模式接地開關(guān)晶體管MPl和MP2中的后續(xù)放電，而不損害所要音頻信號的質(zhì)量；(b)防止電路15 (其接收音頻信號)使音頻信號Vtwi失真；以及(c)當(dāng)將頭戴式耳機(jī)插入到接收音頻信號的插孔中時，防止原本可由在電路15中積累的電荷的放電引起的爆音。此外，電路15使得能夠使用較高電阻接地電阻器而不引起由電路15接收的音頻信號的失真。
[0018]在一個實施例中，自接地電路10(例如，AC信號電路)包含在輸出導(dǎo)體6-1上傳導(dǎo)輸出信號V(jUT1 (例如，AC輸出信號)的信號通道。電荷栗2由第一參考電壓Vdd供電且在控制導(dǎo)體3上產(chǎn)生控制電壓信號Vep。控制電壓信號Vep在第一參考電壓V