[发明专利]MEMS麦克风电路、上位机电路以及进入编程模式的方法

说明书

技术领域

本发明属于集成电路（Integrated Circuit）的硬件实现，尤其涉及一种可配置参数的MEMS麦克风电路结构，以及与其配合的上位机电路结构，还涉及进入编程模式的方法。

背景技术

目前市场上销售的麦克风主要有动圈式、电容式、驻极体和最近新兴的硅微传声器，此外还有液体传声器和激光传声器等。动圈传声器音质较好，但体积庞大。驻极体ECM（Electret Condenser Microphone，驻极体电容麦克风）传声器体积小巧，成本低廉，在电话、手机等设备中广泛使用。 基于CMOS MEMS（Micro Electro Meganetic System，微机电系统）技术的硅麦克风体积更小，特别适合高性价比的应用。

MEMS麦克风包含一个MEMS声电传感器和一个信号预放大电路。电容型的MEMS声电传感器将声压转换为电容容值的变化，由于储存的电荷数一定，这种变化会反应为电容两端的电压的变化。电压的变化通过信号预放大电路的处理，转化为后续电路可用的输出信号。同时信号预放大电路给MEMS声电传感器提供所需的偏置电压。

MEMS麦克风的灵敏度指的是在1Pa的声压下，电路输出的电信号幅度，单位是mV/Pa，他由MEMS传感器的灵敏度和放大器的增益组成。传统的ECM麦克风由于本身工艺的局限性，即使是同一批次的产品，灵敏度也有较大的偏差。MEMS麦克风由于基于的是硅工艺，一致性远好于ECM麦克风，但是仍然存在偏差。在很多应用中对麦克风的灵敏度的偏差都有一定的要求，偏差过大会导致过低的良率。因此，能对成品进行灵敏度的修正变的很有需要，目前在芯片的制造过程中，往往会通过修改几层掩膜，或者是在晶圆级测试过程中，通过额外的引脚，通过编程来实现对预放大器电路参数的修改。

鉴于产品的可靠性和制造成本考虑：一种结构简单，可直接对已完成封装的麦克风成品进行参数配置，而不需要修改掩膜的MEMS麦克风就成为一种需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可配置参数的MEMS麦克风电路，同时提供一种与MEMS麦克风电路相配合的上位机电路，还提供一种MEMS麦克风电路进入编程模式的方法。本发明可对已完成封装的麦克风成品进行参数的修改，通过对部分由于工艺偏差引起的不良产品进行参数修正，使其达到规范要求。

本发明的技术方案如下：

本发明提供一种MEMS麦克风电路，包括MEMS声电传感器和信号预放大电路，所述信号预放大电路包括放大器、电荷泵、接口控制电路和OTP存储器；所述电荷泵与MEMS声电传感器连接，用于为MEMS声电传感器提供偏置电压；所述放大器与MEMS声电传感器连接，用于放大MEMS声电传感器产生的电信号；所述OTP存储器与放大器连接，用于程序的存储；所述接口控制电路与放大器以及OTP存储器连接，用于实现输出引脚的复用并和上位机通讯，以及对OTP存储器进行读写以配置内部电路。

其进一步的技术方案为：所述放大器由电流源偏置电路、第一级放大电路和第二级驱动电路组成；所述电流源偏置电路上连接有第一开关，所述第二级驱动电路包括PMOS管和NMOS管，所述PMOS管的漏极和栅极之间连接有密勒补偿电路和第二开关，所述NMOS管的源极和栅极之间连接有第三开关，所述PMOS管的源极和栅极之间连接有第四开关。

本发明同时提供一种与MEMS麦克风电路相配合的上位机电路，包括相互连接的时序发生器电路和驱动电路；所述时序发生器电路用于产生可被MEMS麦克风内部的接口电路所识别的时序信号；所述驱动电路由三态门和上拉电阻组成，所述三态门的编程引脚通过所述上拉电阻与电源连接。

本发明更提供一种MEMS麦克风电路进入编程模式的方法，包括以下步骤：1）：MEMS麦克风电路上电，上位机处于强上拉状态；2）：等待高电平检测；3）：MEMS麦克风电路通过其接口电路中的比较器判断此时输出引脚的状态是否为高电平，若为高电平，则转入步骤4）；若为低电平，则转入步骤7）；4）：密码序列的输入；5）：判断输入的密码序列是否正确，若密码序列输入完全正确，则转入步骤6）；若密码序列输入错误，则转入步骤7）；6）：MEMS麦克风电路进入编程模式；7）：MEMS麦克风电路正常启动，进入普通工作模式。

本发明的有益技术效果是：