本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種電荷泵電路，包括輸入高擺幅共源共柵電流鏡，輸出高擺幅共源共柵電流鏡，抑制電荷共享電路，其中輸出高擺幅共源共柵電流鏡中的上拉輸出共源共柵電流鏡以及下拉輸出共源共柵電流鏡與抑制電荷共享電路、上拉開關(guān)管、下拉開關(guān)管共同組成了上拉以及下拉電路。輸出采用共源共柵電流鏡結(jié)構(gòu)，增加了輸出電流鏡的電阻，減小了輸出電壓的變化對于電流的影響還隔絕了開關(guān)管的噪聲對于輸出電壓的影響，同時抑制了電荷共享效應(yīng)以及耦合效應(yīng)。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉電子
，尤其是鎖相環(huán)使用的電荷泵電路。
技術(shù)介紹
傳統(tǒng)的很多數(shù)字信號傳輸，處理以及數(shù)模混合電路都需要精確的時鐘信 號，鎖相環(huán)正是一種廣泛的用來根據(jù)參考時鐘產(chǎn)生精準時鐘信號的電路，頻率 合成器以及倍頻器以及時鐘恢復(fù)電路等都是利用鎖相環(huán)來控制頻率的例子。圖l是一個典型的鎖相環(huán)回路，其中包含了鑒相器101，電荷泵102,環(huán) 路濾波器104,壓控振蕩器106以及分頻器107。其中鑒相器101用來比較輸 入?yún)⒖紩r鐘信號f ref和來自分頻器107輸出時鐘信號fb的值，根據(jù)兩個輸入 信號之間相位差輸出一個上拉信號UP或者下拉信號DN，當fb滯后于參考時鐘 的相位的時候，鑒相器101輸出提高輸出頻率的脈沖UP ，當來自分頻器的輸 出信號fb超前于參考時鐘相位時候，鑒相器101輸出用于降低輸出頻率的脈 沖DN。并輸入到電荷泵電路102，電荷泵102根據(jù)鑒相器IOI輸出的上拉和下 拉檢測信號UP和DN,釋放或者積累濾波器電容中的電荷。環(huán)路濾波器104把 電荷泵的輸出脈沖信號轉(zhuǎn)換成直流模擬控制信號輸出。最后，壓控振蕩器106 根據(jù)模擬控制電壓的大小產(chǎn)生出相應(yīng)的頻率的穩(wěn)定時鐘經(jīng)過分頻器107分頻后 送入鑒相器101的另一個輸入端。鑒相器，電荷泵，環(huán)路濾波器和分頻器組成的鎖相環(huán)路中，通過設(shè)計分頻器的分頻倍數(shù)，可以得到輸入頻率相關(guān)的任意倍頻率。圖2為現(xiàn)有的電荷泵電路，電源VDD連接到pmos管11的源極，pmos管11的漏極連接到恒流源13，nmos管14的漏極連接到恒流源l2， nmos管14源極接地。恒流源12和13的交點接lpf 。由于pmos管11在節(jié)點e存在寄生電容cll, pmos管21的柵極輸入脈沖由低變高的時候，e點電位會由濾波器輸出電壓到電源電壓VDD。同樣的，對于第二個nmos開關(guān)管14開啟和關(guān)斷的時候，f點的電壓在零電壓和濾波器輸出電壓之間變化，寄生電容cll和c22將注入電荷，同時電荷被濾波器電容cl共享，而且由于寄生電容c23的存在，脈沖信號叩將會耦合到輸出端。耦合效應(yīng)和電荷共享會導(dǎo)致很大的系統(tǒng)誤差。雖然可以利用單位增益放大器來固定節(jié)點e或者f和輸出節(jié)點間的電位，但是由于運放的使用會增大版圖的面積以及帶來不穩(wěn)定的問題。同時對運放的要求也很高，比如快速響應(yīng)等。圖3中，采用共源共柵結(jié)構(gòu)的電流鏡的恒流源增加了輸出電阻，減小了電壓波動帶來的電流的影響。但是由于寄生電容C1,C2的存在，在開關(guān)關(guān)斷的時候，cl仍然會把節(jié)點A充電為VDD, c2會把節(jié)點B放電為VSS,電容電荷共享效應(yīng)依然存在。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種高性能，具有抑制電荷共享效應(yīng)的低雜散電荷泵電路。本專利技術(shù)的電荷泵電路，包括輸入高擺幅共源共柵電流鏡，輸出高擺幅共源共柵電流鏡，抑制電荷共享電路；其中輸出高擺幅共源共柵電流鏡中的上拉輸出共源共柵電流鏡、上拉抑制電荷共享電路、上拉開關(guān)管組成上拉電路，上拉電路提供上拉電流提高電荷泵輸出電壓；下拉輸出共源共柵電流鏡、下拉抑制電荷共享電路、和下拉開關(guān)管共同組成了下拉電路，下拉電路提供下拉電流減小電荷泵輸出電壓，其中上拉抑制電荷共享電路包括一個第一控制電路，下拉抑制電荷共享電路包括一個第一控制電路。為了進一步改善性能，該電荷泵電路的上拉抑制電荷共享電路進一步包括一個第二控制電路，下拉抑制電荷共享電路進一步包括一個第二控制電路。由于輸出采用共源共柵電流鏡結(jié)構(gòu)，增加了輸出電流鏡的電阻，減小了輸出電壓的變化對于電流的影響還隔絕了開關(guān)管的噪聲對于輸出電壓的影響，同時抑制了電荷共享效應(yīng)以及耦合效應(yīng)。附圖說明本專利技術(shù)將通過例子并參照附圖的方式說明，其中圖1是一般PLL框圖2是傳統(tǒng)的電荷泵的電路圖3為另一種傳統(tǒng)電荷泵電路圖4為本專利技術(shù)電荷泵的示意圖5為本專利技術(shù)的電荷泵電路在輸出電壓不同的輸出電流波形圖具體實施例方式根據(jù)本專利技術(shù)的電荷泵電路包括輸入高擺幅共源共柵電流鏡，輸出高擺幅共源共柵電流鏡，抑制電荷共享電路，其中輸出高擺幅共源共柵電流鏡中的上拉輸出共源共柵電流鏡以及下拉輸出共源共柵電流鏡與抑制電荷共享電路、上拉 開關(guān)管、下拉開關(guān)管共同組成了上拉以及下拉電路。上拉電路提供上拉電流提 高電荷泵輸出電壓。下拉電路提供下拉電流減小電荷泵輸出電壓。輸出高擺幅 共源共柵電流鏡提高輸出電阻，更匹配電流且使輸出電流對輸出電壓的敏感度 減小到最低。電荷共享抑制電路包括第一控制電路和第二控制電路，都能減小 電荷共享效應(yīng)對電荷泵電路帶來的影響。4是根據(jù)本專利技術(shù)原理的第一實施例示意圖。包括輸入高擺幅共源共柵電流 鏡55和輸出高擺幅共源共柵電流鏡54，抑制電荷共享電路113和213。其中 上拉電路由mos管101、 121、 102、 108和107組成，下拉電3各由mos管222、 201、 202、 208和207組成，上拉電路有一個抑制電荷共享電路的第一控制電 路113，下拉電路有一個抑制電荷共享電路的第一控制電路213，電路113由 nmos管108和107組成，電路213由pmos管208和207組成。上拉開關(guān)管102 漏極接由pmos管101和121組成的上拉輸出共源共柵電流鏡63，上拉開關(guān)管 102源極接電源。下拉開關(guān)管202漏極接由nmos管222和201組成的下拉輸出 共源共柵電流鏡64,下拉開關(guān)管202源極接地。pmos管121的源極和nmos管 2 2 2的漏極一起接輸出Vo 。當輸入UP脈沖信號都處于高電平，DN脈沖信號都處在低電平的時候，開 關(guān)mos管102、 202均處于截止狀態(tài)，上下拉電路均被關(guān)斷，因此沒有電流流 向低通濾波器。這時，對于上拉輸出共源共柵電流鏡63即圖中的pmos管101 與in,由于電路113的作用nmos管107導(dǎo)通，配合nmos管108將pmos開關(guān)8管102和pmos管101的相交節(jié)點D電壓拉成低電位。對于下拉輸出共源共柵 電流鏡即圖中的nmos管201和222， pmos管208導(dǎo)通，和nmos管207 —起將 nmos開關(guān)管202與nmos管201的交點處E的電位4立到高電位。當輸入叩脈沖信號處于低電平的時候，對于上拉電路來說，pmos開關(guān)管 102導(dǎo)通，此時由108、 107組成的電路113截止，D點電位變成電源電壓。 在pmos開關(guān)管102從截止向?qū)ǖ霓D(zhuǎn)換過程中，該管溝道建立所需要的電荷 由108截止所放出的電荷來補充，而不會對電流鏡輸出支路產(chǎn)生影響。同樣的， 對于下拉電路，nmos開關(guān)管202導(dǎo)通，電路213中的pmos管208、 207截止， E點電位變到低電位。nmos開關(guān)管202從截止向?qū)ㄞD(zhuǎn)換時建立溝道所需要的 電荷由pmos管207截止所放出的電荷來補充，這將大大減小由于寄生電容產(chǎn) 生的共享電荷效應(yīng)所帶來的系統(tǒng)誤差。同時，pmos管207以及nmos管108的 使用都會減小上拉脈沖信號和下拉脈沖信號對于節(jié)點D和E點的耦合效應(yīng)。進 而減小脈沖信號對偏置電壓的影響。從而影響輸出電流,使得輸出電流的抖動 變小，減小PLL輸出信號的雜散。圖5為本專利技術(shù)的第二實施例。為了進一步減小輸出雜散，抑制輸出電流的抖動，本實施例增加了抑制電 荷共享電路的第二控制電路，第二控制電路包括109和209,其中109包括pmos 管108和107， 209包括nmos管208本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種電荷泵電路，包括輸入高擺幅共源共柵電流鏡，輸出高擺幅共源共柵電流鏡，抑制電荷共享電路；其中輸出高擺幅共源共柵電流鏡中的上拉輸出共源共柵電流鏡、上拉抑制電荷共享電路、上拉開關(guān)管組成上拉電路，上拉電路提供上拉電流提高電荷泵輸出電壓；下拉輸出共源共柵電流鏡、下拉抑制電荷共享電路、和下拉開關(guān)管共同組成了下拉電路，下拉電路提供下拉電流減小電荷泵輸出電壓，其中上拉抑制電荷共享電路包括一個第一控制電路，下拉抑制電荷共享電路包括一個第一控制電路。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：唐俊，
申請(專利權(quán))人：成都國騰電子技術(shù)股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：90[中國|成都]
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