用于音頻接地電路的保護電路和方法
【技術領域】
[0001]本發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電路和方法。
【背景技術】
[0002]音頻接地開關可包含耗盡模式MOS晶體管以防止電荷的積累。當將頭戴式耳機插入到產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聯的滴答聲/爆音。此積累電荷的放電發生的原因是音頻接地開關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，在音頻接地開關電路中，當將頭戴式耳機連接到音頻接地開關的連接電路時，此積累電荷可靜電放電到接地。通過頭戴式耳機揚聲器電阻的所得電流可引起此類滴答聲/爆
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[0003]參考圖1，常規音頻接地開關電路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電壓Vdd與系統接地之間的常規電荷栗2。電荷栗2在導體3上產生輸出電壓VCP。電荷栗2包含常規內部電路，所述常規內部電路在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通過導體3連接到P溝道MOS (金屬氧化物半導體)耗盡模式場效應晶體管MPl和ΜΡ2的柵電極，耗盡模式場效應晶體管MPl和ΜΡ2在Vep處在零伏特時通常處在其導電接通狀態中。當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)。耗盡模式接地開關晶體管MPl的源極連接到具有音頻信息信號電壓Vtwi的導體6-1，并且耗盡模式接地開關晶體管ΜΡ2的源極連接到具有音頻信息信號電壓Vi3ut2的導體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(結合升高電荷栗電壓Vep)產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的狀態從其操作導電區改變到其截止區。
[0004]圖2更詳細展示針對當Vdd等于零時的情況的與耗盡模式晶體管MPl相關聯的連接和信號。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4中的P型源極區和漏極區。P型源極和η型阱區形成相關聯的寄生二極管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4形成相關聯的寄生二極管D2 (其也具有大量寄生電容)。還參考圖5，η型阱區4形成在P型襯底上，并且其一起形成相關聯的寄生襯底二極管D3。如果MPl在其高阻抗關斷狀態中斷開，那么導體6-1上的大負電壓將正向偏置襯底二極管D3-1，除非MPl是導電的且因此作為接地開關而操作。如果MPl處在其導電接通狀態中，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)的并聯組合而產生。
[0005]相對大振幅的音頻信號(例如具有±2.63伏特的范圍)可由常規編碼解碼器(編碼器-解碼器)11中的音頻放大器8在導體7上產生。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導體6-1之間的(頭戴式耳機13)的16 Ω的頭戴式耳機電阻R2 ;以及耦合在Vl3un導體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)與系統接地串聯連接以減少或消除所謂的接地噪聲。由音頻放大器8產生的下分頻輸出信號作為Vtwi出現在導體6-1上，并且將在圖2的耗盡模式晶體管MPl關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處在其接通狀態中，所以其非常低的溝道電阻與接地電阻器Rl并聯且致使Vtwi實質上等于零。當耗盡模式場效應晶體管MPl處在其導電或接通狀態中時，音頻信號通常不存在。導體6-1上的信號可用于在音頻編碼解碼器11中提供內部補償。
[0006]圖3展示與圖2相同的結構，區別僅在于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完全關斷地切換到其高阻抗狀態中。在這種情況下，放大器輸出導體7上的音頻信號通常存在，所以Vtwi的全±0.8伏特輸出值由導體7上的音頻放大器輸出電壓的分壓(來自頭戴式耳機電阻R2和接地電阻Rl)在導體6-1上產生。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]當未將電力施加到電荷栗2 (例如，當Vdd= O時)，圖1到3的常規接地開關集成電路提供與接地電阻器Rl并聯的非常低的電阻，并且每當將足夠的Vdd電力施加到電荷栗2時，圖1到3的接地開關集成電路也將耗盡模式晶體管MPl關斷，使得可在導體6-1上產生音頻信息'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導體6_1的直接連接防止了當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4之間的PN結)的正向偏置。遺憾的是，如果將耗盡模式晶體管MPl切換到其高阻抗關斷狀態，那么導體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音頻信號Vquti中。
[0009]如果在耗盡模式晶體管MPl關斷時將揚聲器或頭戴式耳機13插入到個人計算機(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表示的頭戴式耳機揚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和頭戴式耳機電阻R2 —起充當分壓器，其減小了 Vl3un的最大負電壓擺幅的量值(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。此功能導致+/-0.8伏特的相對大量值的信號出現在Vquti導體6-1上。
[0010]通常，當未將Vdd電力施加到電荷栗2時，在與接地導體和/或音頻信號導體6-1相關聯的寄生電容上發生一些電荷積聚。當音頻信號電壓Vl3un存在于導體6-1上且被施加到圖1到3的耗盡模式接地開關晶體管MPl的漏極時，則導體6-1上的值為-0.8伏特的Vquti出現在襯底二極管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13插入到頭戴式耳機插孔中以接收音頻信號Vi3uti引起)，耗盡模式晶體管MPl (處在其接通狀態中)防止靜電荷積聚并抑制或減緩當插入頭戴式耳機13時所積累的靜電荷的放電。
【發明內容】
[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體上產控制電壓信號。接地開關電路包含耗盡模式晶體管，所述耗盡模式晶體管具有阱區、耦合到輸出導體的源極、經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。保護電路包含第一和第二耗盡模式保護晶體管，其具有耦合到控制電壓信號的相應柵極且具有彼此耦合的相應源極。第一耗盡模式保護晶體管具有耦合到阱區的漏極，并且第二耗盡模式保護晶體管具有耦合到輸出導體上的輸出信號的漏極。
【附圖說明】
[0012]圖1是常規首頻接地開關電路的不意圖。
[0013]圖2是針對當晶體管MPl處在其接通狀態中時的情況的與圖1的耗盡模式場效應晶體管MPl相關聯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是針對當將足夠的供應電壓施加到電荷栗以致使其關斷耗盡模式場效應晶體管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，其展示源極區和漏極區、η型阱區、P型襯底以及相關聯寄生二極管。
【具體實施方式】
[0017]參考圖4，接地開關電路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晶體管MPl和MP2中的后續放電，而不損害所要音頻信號的質量；(b)防止電路15 (其接收音頻信號)使音頻信號Vtwi失真；以及(c)當將頭戴式耳機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)包含在輸出導體6-1上傳導輸出信號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供電且在控制導體3上產生控制電壓信號Vep。控制電壓信號Vep在第一參考電壓V