1 导言
与传统的驻极体电容式麦克风比较，电容式MEMS麦克风具有以下优势：1）功用安稳，温度系数低，受湿度和机械振动的影响小;2）本钱低价;3）体积细巧，电容式MEMS麦克风的背极板和振膜仅有最小的驻极体电容式麦克风的1/10左右;4）功耗更低。以上几方面的优势使电容式MEMS麦克风得到越来越广泛的使用。
但是，电容式MEMS麦克风也给规划人员提出了应战：1）麦克风在声压效果下发生的小信号起伏十分细小，要求读出电路的噪声极低;2）电容式MEMS麦克风的静态电容是pF量级，读出电路需求GΩ量级的输入电阻才干完成极点频率低于20Hz的高通滤波器，因而，高阻值电阻的完成是读出电路的又一应战;3）电容式MEMS麦克风一般使用于电池供电的产品，因而低功耗规划也是读出电路规划时有必要考虑的束缚。
根据以上考虑，在剖析电容式MEMS麦克风作业原理的基础上，提出了一种低功耗、低噪声、高分辨率的电容式MEMS麦克风读出电路。
2 电容式MEMS麦克风
2.1 作业原理
电容式MEMS麦克风的首要结构包含一个薄而有弹性的声学振膜及一个刚性的背极板。振膜、背极板以及它们之间的空气隙一同组成一个平行板电容器，故有：
V=Q/C，C=εS/x （1）
式中，C 为电容量，S 为极板的面积，Q 是极板间的电压为V 时存储的电荷量，ε是极板间介质（空气）的介电常数，x 为两极板间的间隔。当dP 巨细的声压改变效果于振膜时，将引起两极板间的电压改变：
由于dx∝dP，所以输出电压dV∝dP。这便是电容式MEMS麦克风的声电转化作业原理。
这一原理建立的条件是：在声电转化过程中，必需坚持麦克风电容所储电荷量Q 不变，因而需求外加一个安稳的直流电压给电容充电，使之坚持安稳的充电状况。这一功用由电荷泵来完成。
2.2 麦克风读出电路结构
电容式MEMS麦克风及其读出电路组成的体系如图1所示。
电荷泵为麦克风供给安稳的直流电压，以坚持麦克风电容所储电荷量不变。在此基础上，声压效果于振膜时，将引起麦克风两极板间电压的改变，这个音频范围内的电压小信号Vmic经过麦克风电容Cmic和读出电路的高阻值输入电阻组成的高通滤波器读出。
需求特别指出，背靠背的二极管有三个效果：1）供给高阻值输入电阻，与麦克风电容一同完成低极点频率的高通滤波器，从而完成麦克风小信号的读出;2）为单位增益缓冲器供给直流偏置电压;3）起静电保护效果，在读出电路遭受静电突击时为其供给低阻直流通路。单位增益缓冲器的效果一是屏蔽麦克风与后续信号处理电路，防止两者之间相互影响，二是进步读出电路的驱动才能。
