具体实施方式

在下文，将参照附图详细描述示范性实施方式。然而，本申请不限于下面的实施方式，而是包括在本公开的技术范围内的各种改变、替代和变形。术语“第一”、“第二”等可以用于解释各种元件，元件的个数并不受这样的术语的限制。这些术语只是用于将一个元件与另一元件区分开。因此，在一个实施方式中被称为第一元件的元件可以在另一实施方式中被称为第二元件。除非上下文有另外的要求，否则单数形式不排除复数形式。

在下面的描述中，术语“包括”或“包含”用于表示特征、数字、步骤、操作、元件、部分或其组合而不排除其他特征、数字、步骤、操作、元件、部分或其组合。

本实施例提供了一种能够快速恢复直流静态工作点的高性能MEMS麦克风控制电路，如图3所示，包括：信号读取电路1，该电路具有输入端口和输出端口，其输入端口被配置为用于读取或放大诸如MEMS麦克风等电容传感器的信号，下文中以输入端口用于读取或放大MEMS麦克风电路4的信号作为示例；以及反馈控制电路2，具有输入端口和输出端口，反馈控制电路2的输入端口与信号读取电路1的输出端口相连接，用于采样信号读取电路1的输出信号，反馈控制电路2输出端口与信号读取电路1的输入端口相连接，并能够基于信号读取电路1的输出信号，输出反馈信号，从而提高直流工作点的快速恢复性能。

继续参考图3所示，具体地，信号读取电路包括1：运放电路AMP，用于输出或放大信号，具有输入端及输出端，输入端与MEMS麦克风电路相连接，能够采集MEMS麦克风电路的输出信号。

可选地，MEMS麦克风控制电路还包括偏置电压提供电路3，用于提供偏置电压，偏置电压提供电路3的输出端与MEMS麦克风电路4的输出端相连接，偏置电压提供电路3的输入端与反馈控制电路2的输出端相连接。

具体地，偏置电压提供电路3包括第一二极管D1及第二二极管D2，第一二极管D1的负极与第二二极管D2的正极相连接，形成偏置电压提供电路3的输出端；第一二极管D1的正极与第二二极管D2的负极相连接，形成偏置电压提供电路3的输入端，其相当于一个阻值较大的电阻，通过该电阻的阻值设置可以对偏置电压进行设计。

可选地，反馈控制电路2还包括：输入滤波电路21，包括电阻R和电容C，电阻R的正端为反馈控制电路2的输入端，并与运放电路AMP的输出端相连接。电阻R的负端和电容C正端相连接，并与反相运算放大电路22的反相输入端相连接；电容C的负端与地相连接；

反相运算放大电路22，其反相输入端与输入滤波电路21的输出端相连接，其同相输出端被配置为接收电压VBIAS(可以由直流工作点偏压电路提供)，其输出端与输出滤波电路23的输入端相连接；以及

输出滤波电路23，包括第一电阻R01和第一电容C01，第一电阻R01的第一端与反相运算放大电路22的输出端相连接，第一电阻C01的第二端与偏置电压提供电路3相连接；第一电容C01的两端分别与第一电阻R01的第二端和地相连接。

具体地，反相运算放大电路22包括反相运算放大器，输出端与输出滤波电路23相连接；电阻R1，连接于输入滤波电路21与反相运算放大器的反相输入端之间；电阻R2，连接于输出滤波电路21与反相运算放大器的反相输入端之间，通过调节电阻R1和电阻R2的阻值关系可以调节反相运算放大器的放大倍数。

可选地，在一些实施例中，对于一般的MEMS麦克风电路，其输入直流偏置电压和输出直流偏置电压可能存在一定差值，该实施例展示了一种方法使得输出直流工作负反馈回路控制电路正常工作。在反馈回路中增加了直流偏移模块，该直流偏移量等于负的输入直流偏置电压与输出直流电压差值，使得整个环路中各个模块都处于正确的直流工作状态，具体地，如图5所示，为了能够衰减高频噪声并提供正确工作点对应的反馈电压，于输入滤波电路21与反相运算放大电路22的反相输入端之间设置有直流偏移模块5。

可选地，在一些实施例中，在输入直流偏置和输出直流偏置存在差异时，直流偏移模块5可提供输入和输出直流工作点的差值，并使反馈控制电路2工作于正常的直流工作点。在输入直流偏置和输出直流偏置相同时，如图3所示，反相运算放大电路22与输入滤波电路21之间连接有一跟随器x1，用于检测信号读取电路1的输出直流工作点。

下面对图3示出的反馈控制电路2的工作原理进行说明：

电荷泵为MEMS麦克风电路4提供供电电压，由MEMS麦克风电路4对有效信号进行采样和处理，产生MEMS_IN信号，并传递给运放电路AMP，得到输出信号OUT。

当MEMS麦克风控制电路进行初始上电时，由于反相运算放大电路22的虚短特性，使得反相运算放大电路22的同相输入端电位等于反相输入端电位，均为VBIAS。同时因为反相运算放大电路22的虚断特性，使得反相运算放大电路22的反相输入端流入电流为零，经过电阻R2的电流等于经过电阻R1的电流，所以当整个环路达到稳定状态，反相运算放大器的输出电压等于同相端电压等于反相端电压并等于VBIAS。

因为限压电路的特性，MEMS_IN将会被快速设定到输出的稳定工作点电压即VBIAS附近。从而起到了快速响应并大大缩短了启动过程中直流静态工作点的建立时间。

当电源电压持续供电时，输入大信号或风噪等环境干扰会导致信号读取电路的直流工作点发生偏移。此时假设由于运放电路AMP的输入端MEMS_IN信号受到大信号或者噪声的影响而升高，导致输出信号OUT随之升高。通过反馈控制电路2的输入滤波电路21后，传递至反相运算放大电路22的反相输入端。所以此时反相运算放大电路22的输出会随着输入信号的升高而减小，减小幅度由反馈电阻R1、R2的比值而决定。该输出信号通过反馈控制电路的输出滤波电路23连接至偏置电压提供电路3的输入端。因为该输出电压的减小，导致偏置电压提供电路3中的二极管阻抗降低，从而控制MEMS_IN信号的快速响应。

当输入大信号或干扰结束后，MEMS_IN以及OUT的直流工作点快速的恢复至与稳态值相差较小的范围内。

可选地，在一些其他应用中，希望使得输出直流电压迅速恢复至较小误差范围内，这就需要负反馈回路具有较大的放大倍数，但这可能会引起环路的稳定性问题。如图6所示，该实施例展示了一种方法来提高环路稳定性，采用在反馈环路中增加零点的方式，在第一电阻R01两端并联一个前馈电容CF。虽然该电容和电阻形成的零点，有效的提高了环路稳定性，但是该电容的引入可能会降低系统的线性度，所以在最终的电路设计中需要做合理的折衷。

需要说明的是，反相运算放大电路22包括但不局限于：单端输入单端输出、单端输入差分输出、差分输入单端输出以及差分输入差分输出等实现方式。

可选地，下面结合图4，对差分输入差分输出的反馈控制电路的工作原理进行说明：

MEMS麦克风电路4的输出端一方面与输入缓冲器6相连接，另一方面与偏置电压提供电路3相连接，信号读取电路1包括运放电路AMP，其差分同相输入端及输入缓冲器6之间连接有电容C2，其差分反相输入端与地之间连接有电容C3，其差分同相输出端输出信号OUTP，差分反相输出端输出信号OUTN，差分同相输入端及差分反相输出端之间连接有电容C1，电容C1两端并联有电阻R3；差分同相输出端与电容C4的第一端相连接，电容C4的另一端一方面与电容C3远离地的一端相连接，另一方面与电阻R4的第一端相连接。

输入滤波电路21包括电阻R6、电阻R5、电容C6及电容C5，电阻R6的第一端与OUTN相连接，第二端一方面与反相运算放大电路22的反相输入端相连接，另一方面与电容C6的第一端相连接，电容C6的第二端接地；电阻R5的第一端与OUTP相连接，第二端一方面与反相运算放大电路22的同相输入端相连接，另一方面与电容C5的第一端相连接，电容C5的第二端接地。

反相运算放大电路22的输出端与输出滤波电路23相连接，输出滤波电路23的输出端与电阻R4的第二端相连接。

如图4所示，该实施例展示了一种差分输入差分输出的运放电路AMP的工作方式，由于输出信号为差分输出OUTN和OUTP。相应地，反馈控制环路2也同样需要采用差分运放的形式进行反馈控制。

输出信号OUTP和OUTN通过输入滤波电路分别连接至反相运算放大电路22的同相输入端和反相输入端。同时反相运算放大电路22的输出端通过输出滤波电路23连接至运放电路AMP的反相差分输入端。从而形成负反馈控制环路。

当MEMS_IN信号受到大信号或者噪声的影响而升高时，输出差模信号OUTP-OUTN也将随之升高。反相运算放大电路22的输出信号也将随着输入信号的变大而升高。又因为反相运算放大电路22的输出信号连接至运放电路AMP的反相端。所以此时升高的反相信号将会抑制输出信号OUTN和OUTP的继续变化。从而保障直流工作点在发生漂移后能够快速的恢复。

综上所述，本申请提供的MEMS麦克风控制电路，可通过负反馈控制环路的方法，使得直流工作点在发生漂移后能够快速的恢复。同时由于负反馈环路控制的方法不需要降低，甚至可以提高偏置阻抗的大小，有利于提高电路的线性度。

本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然后熟悉本领域的技术人员仍可基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请的权利要求所涵盖。