[发明专利]用于MEMS读出电路的电荷控制钳位器

说明书

本公开的各实施例涉及用于MEMS读出电路的电荷控制钳位器。一种设备包括耦合在输入节点与输出节点之间的读出电路；耦合到输入节点的微机电系统(MEMS)设备；以及耦合在输入节点与第一偏置节点之间的第一电荷控制钳位电路。

技术领域

本发明总体上涉及一种用于微机电系统(MEMS)电路的电荷控制钳位器，并且在特定实施例中涉及一种对应的方法。

背景技术

电容式MEMS设备(即，电容式MEMS麦克风)读出放大器的DC操作点在过载情况之后发生偏移。由于输入偏置通常具有非常低的滚降频率(roll-off frequency)(对于声学应用，在几赫兹或几十赫兹的范围内)，受干扰的DC操作点可能需要长达几秒钟才能恢复。在稳定时间期间，系统性能会受到严重影响，包括灵敏度受损、噪声增加以及失真增加。

发明内容

根据本发明的实施例，一种设备包括：读出电路，被耦合在输入节点与输出节点之间；微机电系统(MEMS)设备，被耦合到输入节点；以及第一电荷控制钳位电路，被耦合在输入节点与第一偏置节点之间。

根据本发明的另一实施例，一种钳位电路包括：第一电荷控制钳位器，被耦合在输入节点与第一偏置节点之间，第一电荷控制钳位器被配置为在第一电压钳位模式期间存储与输入节点相关联的第一电荷，并且在第一电压钳位模式之后将第一电荷返回到输入节点；以及第二电荷控制钳位器，被耦合在输入节点与第二偏置节点之间，第二电荷控制钳位器被配置为在第二电压钳位模式期间存储与输入节点相关联的第二电荷，并且在第二电压钳位模式之后将第二电荷返回到输入节点。

根据本发明的另一实施例，一种操作微机电系统(MEMS)设备的方法包括：在第一过载操作模式期间将MEMS设备的节点钳位到第一电压；在第一过载操作模式期间存储与MEMS设备的节点相关联的第一电荷；以及在第一过载操作模式之后将第一电荷返回到MEMS设备的节点。

根据本发明的另一实施例，一种电路包括：第一电容器；第一晶体管，具有耦合在第一电容器与钳位节点之间的负载路径；以及第一放大器，具有被耦合到钳位节点的负输入、被耦合到第一钳位电压参考节点的正输入以及被耦合到第一晶体管的控制节点的输出。

附图说明

为了更完整地理解本发明及其优点，现在结合附图参考以下描述，在附图中：

图1是示例性电容式MEMS读出前端的电路图；

图2A是根据实施例的用于MEMS读出前端的电荷控制钳位电路的电路图；

图2B是比较图1的电路和图2A的电路的响应的时序图；

图3是电荷控制钳位器的实施例的电路图；

图4是包括单个晶体管调节开关的电荷控制钳位器的实施例的电路图；

图5是包括第一晶体管调节开关和第二晶体管调节开关的电荷控制钳位器的实施例的电路图；

图6是包括第一调节开关和第二调节开关以及用于控制第二调节开关的操作的施密特触发器电路的电荷控制钳位器的实施例的电路图；

图7是与图6的电荷控制钳位器相关的时序图；以及

图8是包括第一晶体管和第二晶体管的电荷控制钳位器的电路图。

具体实施方式