[发明专利]一种应用于锁相环的电荷泵电路

说明书

本发明公开一种应用于锁相环的电荷泵电路，由主电荷泵模块、补偿电荷泵模块和控制模块组成。主电荷泵模块和补偿电荷泵模块的结构相同，并呈镜像地设置在控制模块的输入端侧和输出端侧。其中主电荷泵模块由运算放大器OP1和MOS管M1‑M8构成；MOS管M1的源极接电源VDD，MOS管M1的漏极接MOS管M3源极；补偿电荷泵模块由MOS管M9‑M16的MOS管和运算放大器OP2构成。本发明即保留了传统电荷泵较宽的电压输出范围及较高的充放电电流匹配度，同时又减小了由于沟道长度调制的影响所产生的充放电电流相对于理想电流的偏离。本发明结构简单，易于集成，适合高性能要求的锁相环应用。

技术领域

本发明涉及集成电路设计技术领域，具体涉及一种应用于锁相环的电荷泵电路。

背景技术

在现代通信系统，电荷泵锁相环是频率合成器及时钟信号恢复系统中最重要的模块，其性能的好坏直接决定频率合成器和时钟信号恢复系统的性能。对于锁相环中的电荷泵来说，充放电电流的不匹配将会产生相位噪声，所以要求电荷泵有较高的充放电电流匹配度，在此基础上要保证宽的电压输出范围。此外，由于沟道长度调制的原因，电荷泵的充放电电流大小会随着锁相环控制电压而变化，即电荷泵的电流将会偏离理想值。充放电电流的偏离较大时，将会影响锁相环的性能，故而减小由于沟道长度调制而引起的电流偏离也十分重要。传统的电荷泵有着较好的充放电电流匹配度和较宽的电压输出范围，但控制电压较大或者较小时，电流的偏离较大。而现有的电荷泵在解决了充放电电流偏离较大的问题时却有着较差的充放电电流匹配度或者电压输出范围。

发明内容

本发明所要解决的是现有电荷泵无法同时兼顾电流匹配度、电压输出范围及沟道长度调制带来的电流相对于理想值的偏离的问题，提供一种应用于锁相环的电荷泵电路。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种应用于锁相环的电荷泵电路，包括电荷泵本体，所述电荷泵本体由主电荷泵模块、补偿电荷泵模块和控制模块组成。

主电荷泵模块由运算放大器OP1和MOS管M1-M8构成；MOS管M1的源极接电源VDD，MOS管M1的漏极接MOS管M3源极；MOS管M5的源极接电源VDD，MOS管M5的漏极与MOS管M7的源极相连，MOS管M5的栅极接地；MOS管M3的栅极和MOS管M7的栅极同时接由运算放大器OP1的输出端；MOS管M3和MOS管M4的漏极与运算放大器OP1的反相输入端相接；MOS管M7和MOS管M8的漏极与运算放大器OP1的同相输入端相接；MOS管M2的漏极接MOS管M4的源极相连，MOS管M2的源极接地；MOS管M6的漏极与MOS管M8的源极相连，MOS管M6的源极接地；MOS管M4栅极和MOS管M8的栅极接外部偏置电压BIAS信号；MOS管M6的栅极与电源VDD相连；

补偿电荷泵模块由MOS管M9-M16的MOS管和运算放大器OP2构成；MOS管M9的源极接电源VDD，MOS管M9的漏极接MOS管M11的源极；MOS管M13的源极接电源VDD，MOS管M13的漏极接MOS管M15的源极，MOS管M13的栅极接地；MOS管M11的栅极和MOS管M15的栅同时接运算放大器OP2的输出端；MOS管M11和MOS管M12的漏极与运算放大器OP2的反相输入端相连；MOS管M15和MOS管M16的漏极与运算放大器OP2的同相输入端相连；MOS管M10的漏极接MOS管M12的源极相连，MOS管M10的源极接地；MOS管M14的漏极与MOS管M16的源极相连，MOS管M14的源极接地；MOS管M12栅极和MOS管M16的栅极接外部偏置电压BIAS信号；MOS管M14的栅极与电源VDD相连；

外部鉴频鉴相器输出的UP信号分为2路，一路直接接控制模块的第一输入端IN1，另一路经一反相器INV后接MOS管M1的栅极；外部鉴频鉴相器输出的DOWN信号直接接MOS管M2的栅极和控制模块的第三输入端IN3；控制模块的第二输入端IN2、运算放大器OP1的反相输入端、运算放大器OP2的反相输入端相接后，形成电荷泵本体的输出端VOUT；控制模块的第一输出端V1接MOS管M9的栅极；控制模块的第二输出端V2接MOS管M10的栅极。