[发明专利]用于锁相环的电荷泵电路

说明书

本发明提供了一种用于锁相环的电荷泵电路，涉及集成电路射频电路技术领域。该装置包括：偏置电路；主电荷泵核心电路，用于产生低失配电流，包括充电支路、开关支路和放电支路，开关支路分别与充电支路和放电支路相连；其中，偏置电路用于分别产生充电支路和放电支路所需的偏置电压；充电支路包括第一运算放大器，并设置有第一节点和第二节点，充电支路用于采用第一运算放大器进行钳位，使第一节点和第二节点的电位相等；放电支路包括第二运算放大器，并设置有第三节点和第四节点，放电支路用于采用第二运算放大器进行钳位，使第三节点和第四节点的电位相等。本发明在保证较小失配电流的同时，增加电荷泵的电压输出范围。

技术领域

本发明涉及集成电路射频电路技术领域，尤其涉及一种用于锁相环的电荷泵电路。

背景技术

随着5G和物联网时代的到来，现代通信系统中数据传输数率的不断提高，低抖动、低杂散的时钟信号变得越来越重要。无线通信系统在进行调制/解调的过程中，如果时钟信号的杂散过大，将会对相邻信道产生串扰，导致信号的信噪比降低，恶化通信质量。

在当前的无线通信系统中，时钟信号通常由锁相环提供，电荷泵锁相环以其高性能、低功耗的特点，成为了一种经典的锁相环实现方式。如图1所示，现有的电荷泵锁相环包括鉴频鉴相器101、电荷泵102、低通滤波器103、压控振荡器104、分频器105等模块。其中，电荷泵102是电荷泵锁相环中的一个核心模块，主要功能是将前级鉴频鉴相器101产生的误差信号转化成电荷注入低通滤波器103中，从而控制压控振荡器104产生正确频率的信号。

电荷泵在工作时呈现出充电、放电、防死区、高阻四种状态。当锁相环处于锁定状态时，电荷泵处于防死区以及高阻状态。电荷泵在防死区状态下，需要具有小的失配电流，以免导致电荷泵失锁，以及导致输出杂散；在高阻态状态下，需要充电支路以及放电对Vcont端口呈现高阻特性。

因此，电荷泵的性能对锁相环的整体性能有着显著的影响，主要包括：(1)电荷泵上下电流的失配是锁相环杂散的主要由来；(2)电荷泵的电流大小影响锁相环的噪声；(3)电荷泵的输出电压范围决定了压控振荡器的输入电压范围。

因此如何实现低失配，低噪声，宽输出范围的电荷泵是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供了一种用于锁相环的电荷泵电路，在保证较小失配电流的同时，增加电荷泵的电压输出范围。

本发明提供的用于锁相环的电荷泵电路，包括：偏置电路301；主电荷泵核心电路302，用于产生低失配电流，包括充电支路303、开关支路304和放电支路305，开关支路304分别与充电支路303和放电支路305相连；其中，偏置电路301用于分别产生充电支路303和放电支路305所需的偏置电压；充电支路303包括第一运算放大器OP1，并设置有第一节点N1和第二节点N2，充电支路303用于采用第一运算放大器OP1进行钳位，使第一节点N1和第二节点N2的电位相等；放电支路305包括第二运算放大器OP2，并设置有第三节点N3和第四节点N4，放电支路305用于采用第二运算放大器OP2进行钳位，使第三节点N3和第四节点N4的电位相等。

进一步地，第一节点N1的电流和第三节点N3的电流相等。