[发明专利]一种低电荷泄露的四支路电荷泵

说明书

技术领域

本发明涉及电荷泵领域，具体涉及一种低电荷泄露的四支路电荷泵。

背景技术

电荷泵锁相环具有高速、低功耗、低抖动、低成本等优点，在频率合成、时钟恢复等电路中被广泛采用。电荷泵作为电荷泵锁相环中的最重要的组成模块之一，电荷泵的性能将很大程度的影响电荷泵锁相环的性能。电荷泵电路结构中，由于节点寄生电容、PVT工艺等非理想因素，不可避免地存在着电荷泄露、充放电流失配、电荷共享和时钟馈通等非理想效应，这些非理想效应会引入相位噪声、引起输出电压的抖动，严重地影响电荷泵的性能。对于一个应用于高性能的锁相环电路中电荷泵而言，必须具有高稳定、高精度的性能。

发明内容

本发明的目的就是提供一种低电荷泄露的四支路电荷泵，其可有效解决上述问题，具有高稳定、高精度的性能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案进行实施：

一种低电荷泄露的四支路电荷泵，其特征在于：包括电荷泵，电荷泵分别与偏置电路模块、时钟产生模块相连接，电荷泵包括晶体管M1、M2，晶体管M1、M2的源极分别与电源电压相连接，晶体管M1、M2的栅极相连且连接至偏置电路模块的偏置电压输出端Vb1，晶体管M1的漏极分两路分别连接开关phi1c、phi1d的一端，开关phi1d的另一端分三路分别连接运算放大器OPA2的输出端、运算放大器OPA2的反向输入端以及开关phi2d的一端；开关phi1c的另一端分三路分别连接运算放大器OPA2的正向输入端、运算放大器OPA1的正向输入端以及开关phi2c 的一端；开关phi2c、phi2d的另一端相连接并连接至晶体管M3的漏极，晶体管M3的源极接地；晶体管M2的漏极分两路分别连接开关phi1a、phi1b的一端；开关phi1b的另一端分两路分别连接运算放大器OPA1的正向输入端、开关phi2b的一端；开关phi1a的另一端分两路分别连接运算放大器OPA1的反向输入端、开关phi2a的一端；开关phi2a、phi2b的另一端相连接并连接至晶体管M4的漏极；晶体管M4、M3的栅极相连接并连接至运算放大器OPA1的输出端，晶体管M3、M4的源极分别接地；开关phi1a、phi2a之间的连接接点分两路分别连接电容C_P的一端、电阻R1的a端，电阻R1的b端连接电容C，电容C、C_P的另一端相连接并接地，电阻R1的a端为电荷泵的电压输出端Vout。开关phi1a、phi1b、phi1c、phi1d、phi2a、phi2b、phi2c、phi2d均为传输门开关。

本发明在传统电荷泵的核心电路进行改进，采用传输门开关代替传统的单管开关，以降低电荷泄漏对电荷泵性能的影响；并采用相同的四路开关支路并加入单位增益缓冲器，以提高充放电流匹配、抑制电荷分享，使得电荷泵输出稳定、高精度的电压信号。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为电荷泵的电路结构原理图；

图3为偏置电路模块的结构原理图；

图4为运算放大器OPA1的电路结构原理图；

图5为运算放大器OPA2的电路结构原理图；

图6为时钟产生模块的结构原理图；

图7为传输门开关的结构原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。

本发明采取的技术方案如图1所示，一种低电荷泄露的四支路电荷泵，包括电荷泵，电荷泵分别与偏置电路模块、时钟产生模块相连接。来自于鉴频/鉴相器的输出数字信号x1进入时钟产生模块产生控制电荷泵中开关的数字信号x2，来自带隙的基准信号x3进入偏置电路模块的偏置电路，通过偏置电路为电荷泵提供电流源的偏置电压x4，电荷泵在时钟的控制下产生稳定的模拟信号x5。

具体的操作为：