[发明专利]用于PLL环路滤波器电容器的电容器漏泄补偿

说明书

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技术领域

本公开涉及锁相环(PLL)中的电容器漏泄补偿电路。

背景信息

锁相环(PLL)的环路滤波器可涉及具有相对大的电容的电容器。以集成电路的形式来实现这一电容器对该集成电路上的面积量的消耗可能大到不可取。该电容器可以用不同的方式来实现。如果该电容器按一种方式来实现，则该电容器将占据更大量的集成电路面积，但将只漏泄到很小的程度。另一方面，如果该电容器以另一种方式来实现，则该电容器可占据较小量的集成电路面积，但将漏泄到较大程度。在一些情况下，该电容器被实现为相对小但有漏泄的电容器，但随后提供电容器漏泄补偿电路。电容器漏泄补偿电路包括被称为“副本”电容器的、该漏泄电容器的小型版本。该较大电容器和副本电容器如何作为电压的函数来漏泄的方式是相同的，只是副本电容器与它比该较大电容器小多少成比例地漏泄得更少。该电容器漏泄补偿电路操作来在环路滤波器工作时维持跨副本电容器的电压与跨环路滤波器的漏泄电容器的电压相同。然而，电容器漏泄补偿电路检测通过副本电容器漏泄的电流。因为副本电容器与环路滤波器中的漏泄电容器之间的大小关系是已知的，所以补偿电路操作以将检测到的漏泄电流量的倍数提供到环路滤波器中的漏泄电容器上。理想情况下，这一补偿电流的幅值与通过环路滤波器的漏泄电容器漏泄的电流的幅值相同。这样的电容器漏泄电流补偿电路允许环路滤波器的电容器被实现为相对有漏泄的较小型的电容器，从而与在环路滤波器是使用漏泄较少的较大型电容器来实现的情况下该环路滤波器将具有的大小相比节省了集成电路面积。所消耗的集成电路面积总量、电流消耗总量、以及漏泄电容器和补偿电路的组合的性能应当优于在用较大型但较少漏泄的电容器实现环路滤波器的情况下的该环路滤波器的替换集成电路面积量、电流消耗量、以及环路滤波器性能。

电容器漏泄补偿电路的第一示例在美国专利号6,956,417的图10中阐明。这一电容器漏泄补偿电路190可以是涉及相位检测器、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器(VCO)以及环路分频器的锁相环的一部分。电阻器R_REF和电容器C1构成 环路滤波器。电容器C1是漏泄电容器。电容器C4是副本电容器。电压V_C是跨漏泄电容器的电压。电容器漏泄补偿电路190感测这一电压并将补偿电流回供到同一节点V_C上。这一电路是有时被称为“直接感测”电路的示例，因为它自己感测漏泄电容器上的电压。

电容器漏泄补偿电路的第二示例在美国专利号6,963,232的图4中阐明。附图标记54标识了漏泄电容器。电流57是通过电容器54漏泄的电流。电容器59是副本电容器。漏泄补偿电路39在VCO 42的输入处间接感测跨漏泄电容器的电压，跨副本电容器施加这一电压，检测通过副本电容器漏泄的电流70，并以补偿电流58的形式将检测到的漏泄电流的倍数提供到节点67上。补偿电流58对通过电容器54漏泄到地的电流57进行补偿。这一电路是“间接感测”的示例，因为漏泄补偿电路间接地感测漏泄电容器上的电压。

发明内容

锁相环(PLL)包括相位频率检测器(PFD)、电荷泵(CP)、环路滤波器、压控振荡器(VCO)、环路分频器、以及电容器漏泄补偿电路。电荷泵包括电流控制部分和输出部分。输出部分从PFD接收控制信号并且作为响应来经由电荷泵输出节点向环路滤波器输出正电流脉冲和负电流脉冲。电流控制部分控制输出部分，以使得正电流脉冲的幅值和负电流脉冲的幅值相同。在电流控制部分内，存在在本文中被称为“电荷泵输出电压副本节点”(CPOVRN)的节点。电荷泵输出节点上的电压的副本呈现于CPOVRN上。在一个示例中，电流控制部分内的运算放大器操作来将这一CPOVRN上的电压保持得基本上等于电荷泵输出节点上的电压。