[发明专利]电路、无线通信单元及电流控制方法

说明书

【技术领域】

本发明关于在电路（例如电荷泵电路（charge pump circuit））中控制电流的装置及方法，尤其关于一种用于锁相环频率合成器（phase locked loop frequencysynthesiser）的控制电荷泵的电路及其方法。

【背景技术】

本发明主要焦点及应用是用于频率产生电路（frequency generation circuits）（例如锁相环（Phase locked loop，PLL））的控制电路。锁相环频率合成器广泛应用于基于通信的频率产生器的多种形式中，从移动电话到家用收音机及电视机。相比本地振荡器频率产生电路其他形式的使用，锁相环频率合成器提供许多优势。例如，基于锁相环的频率产生电路提供高电平（high level）的稳定性和精确度，且易于被数字电路如微处理器控制。

图1为包含相位侦测器（phase detector）110、回路滤波器（loop filter）120、压控振荡器（voltage controlled oscillator）130及分频器（divider）140的基本锁相环100的简化方框图。相位侦测器110比较输入信号105与分频器140输出的参考信号（f_REF）106，以产生与信号105及106之间的相位差成比例的误差信号（f_err）107。回路滤波器120提取误差信号107的低频成份（low frequencycontent），作为压控振荡器130的输入。压控振荡器130在其输出信号（f_out）108中产生变化，该输出信号108与误差信号107成比例。输出信号108中的变化通常被分频器140分频，产生参考信号106。通过将该参考信号106反馈回相位侦测器110，形成一个确保输入信号105具有与参考信号106相同相位的闭合环路系统（closed loop system）。

通常，在图1的电路范例中，为了有效地过滤掉高频噪声，需要一回路滤波器，例如相位侦测器110的输出。约二十年前，锁相环从使用电压输出（voltage-output）相位侦测器转换到使用电流输出（current-output）相位侦测器。这样一来，实现作为回路滤波器的电容性阻抗（capacitive impedance）的整合就非常方便。在锁相环领域中，电流输出相位侦测器经常被当作逻辑输出（logic-output）相位侦测器和电荷泵。

图2为基本电荷泵250的简化电路图。电荷泵250包含正供电轨（positivesupply rail）（V_DD）255、负供电轨（negative supply rail）（V_SS）280、电流源（current source）（I_P）260、电流吸收器（current sink）（I_N）275、第一开关（Pmos）265及第二开关（Nmos）270的。电流源（I_P）260耦接于正供电轨（V_DD）255与第一开关265之间。第一开关265耦接于第二开关270。电流吸收器（I_N）275耦接于负供电轨（V_SS）280与第二开关270之间。在此例中I_P=I_N=I_OUT。理想地，I_P=I_N，如此，对于零输入相位变化，在输出端281的I_OUT中为零变化（zero change）且在电荷泵输出特性中无间断性。

相位侦测器（未绘示）的输出提供“UP”门信号（gating signal）264及“DOWN”门信号269，分别打开第一开关265及第二开关270。当“UP”信号264为低（low）且“DOWN”信号269为低时，第一开关265被打开且第二开关270被关闭。这样便导致电流源（I_P）260的电流从正供电轨255流至输出端281作为I_OUT（在图1的电路中会被传递至回路滤波器）。当“UP”信号264为高（high）且“DOWN”信号269为高时，第一开关265被关闭且第二开关270被打开。这样便导致电流从输出端281流出并流入负供电轨280，如图2所示。