[发明专利]可降低电流不匹配的电荷泵电路与方法以及锁相回路系统

说明书

技术领域

本发明有关于电荷泵(charge pump)，尤指一种可降低电流不匹配(current mismatch)的电荷泵及相关方法。

背景技术

电荷泵是锁相回路(phase locked loops，PLLs)中不可或缺的组件，电荷泵通常由电容器所构成，并且耦接于充电电路(up circuit)与放电电路(downcircuit)之间，对电容器进行充电的电流源依据充电脉冲(up pulse)而提供给充电电路，而对电容器进行放电的电流吸收源则依据放电脉冲(downpulse)而提供给放电电路。对电容器充电或放电的电荷量分别取决于充电脉冲及放电脉冲的持续时间(duration)。

若电流源与电流吸收源的电流值无法彼此匹配，亦即产生了电流不匹配情形时，将会降低电荷泵的整体效能，举例来说，在锁相回路系统中，电流不匹配将导致净电荷(net charge)输入至电容器，所以反馈时钟(feedbackclock)信号的相位及时钟将无法与参考时钟(reference clock)信号的相位及时钟匹配。

请参阅图1，图1为现有技术中耦接于回路滤波器138的电荷泵电路140的示意图。电荷泵电路140包含晶体管102及106以提供电流源，而晶体管124及126则提供电流吸收源，此外，晶体管112形成充电电路来连通电流源，而晶体管116则形成放电电路来连通电流吸收源。晶体管100及104则用来提供参考电流。在闲置(idle)时间内，例如当充电/放电脉冲都处于低电平时，晶体管110及114将可正常运作，而来自晶体管102与106的电流将会被控制以对电容器122充电以产生储存电压V_STORE。

当开关118及120被开启时，不匹配电流将被注入取样电容器122并且给晶体管126一个大小为V_STORE的偏压。当电流吸收源的吸收电流量小于电流源的供应电流量而造成电流不匹配时(亦即V-＞V_STORE)，则电容器122将会被充电，而且将有更多的电流通过晶体管126而被汲取；当电流吸收源的吸收电流量大于电流源的供应电流量而造成电流不匹配时(亦即V-＜V_STORE)，则电容器122将被放电，而且较少的电流会通过晶体管126而被汲取。虽然此反馈回路使电荷泵电路140的电流能够相匹配，但其缺点在于电荷泵电路140的校正与中间节点的电压V-相关，但是此电压并不等于电荷泵电路140的输出电压，由于经过回路滤波器138后几乎没有电流下降，所以电荷泵电路140的输出电压V+将会等于回路滤波器138的输出电压V_TUNE，然而若电流不匹配没有相对于V+而进行校正的话，如此一来，将会导致回路滤波器138的输出电压不正确。

发明内容

因此，本发明的目的之一在于提供一种通过校正电流源及电流吸收源而可降低电流不匹配的电荷泵电路。

本发明提供一种电荷泵电路。电荷泵电路包含有：第一电流供给电路，用以给电荷泵电路提供电流源；第二电流供给电路，用以给电荷泵电路提供电流吸收源；虚设电流路径，耦接于第一电流供给电路与第二电流供给电路之间，包含有第一开关元件、第二开关元件以及位于第一开关元件与第二开关元件间的第一节点；第一电容器，耦接于第一节点；正常电流路径，耦接于第一电流供给电路与第二电流供给电路之间，包含有第三开关元件、第四开关元件以及位于第三开关元件与第四开关元件间的第二节点；第二电容器，耦接于第二节点；电压随耦器，耦接于正常电流路径的第二节点；开关，耦接于电压随耦器的输出节点与虚设电流路径的第一节点之间，其中当开关在第一期间内开启时，第一节点与第二节点处于第一电压，而当开关在第二期间内关闭时，第二节点处于第一电压，且第一节点处于第二电压；以及校正电路，耦接于虚设电流路径的第一节点及电压随耦器的输出节点，用以比较第一电压与第二电压来平衡电流源与电流吸收源间的电流不匹配。

本发明还提供一种校正电荷泵电路的电流不匹配的方法。该方法包含有：提供电压随耦器耦接于第二节点；提供开关耦接于第一节点与电压随耦器之间；输入电流源至第一电流供给电路；输入电流吸收源至第二电流供给电路；在第一期间内开启开关以在第一节点与第二节点获得第一电压；在第二期间内关闭开关以在第一节点获得第二电压；以及比较第一电压与第二电压以平衡电流源与该电流吸收源间的电流不匹配。