[发明专利]一种电荷泵电路

说明书

技术领域

本发明涉电子技术领域，尤其是锁相环使用的电荷泵电路。

背景技术

传统的很多数字信号传输，处理以及数模混合电路都需要精确的时钟信号， 锁相环正是一种广泛的用来根据参考时钟产生精准时钟信号的电路，频率合成 器以及倍频器以及时钟恢复电路等都是利用锁相环来控制频率的例子。

图1是一个典型的锁相环回路，其中包含了鉴相器101，电荷泵102，环路 滤波器104，压控振荡器106以及分频器107。其中鉴相器101用来比较输入参 考时钟信号fref和来自分频器107输出时钟信号fb的值，根据两个输入信号之 间相位差输出一个上拉信号UP或者下拉信号DN，当fb滞后于参考时钟的相位 的时候，鉴相器101输出提高输出频率的脉冲UP，当来自分频器的输出信号 fb超前于参考时钟相位时候，鉴相器101输出用于降低输出频率的脉冲DN。并 输入到电荷泵电路102，电荷泵102根据鉴相器101输出的上拉和下拉检测信号 UP和DN，释放或者积累滤波器电容中的电荷。环路滤波器104把电荷泵的输 出脉冲信号转换成直流模拟控制信号输出。最后，压控振荡器106根据模拟控 制电压的大小产生出相应的频率的稳定时钟经过分频器107分频后送入鉴相器 101的另一个输入端。

鉴相器，电荷泵，环路滤波器和分频器组成的锁相环路中，通过设计分频 器的分频倍数，可以得到输入频率相关的任意倍频率。

图2为现有的电荷泵电路，电源VDD连接到pmos管11的源极，pmos管 11的漏极连接到恒流源13，nmos管14的漏极连接到恒流源12，nmos管14源极 接地。恒流源12和13的交点接lpf。由于pmos管11在节点e存在寄生电容c11， pmos管21的栅极输入脉冲由低变高的时候，e点电位会由滤波器输出电压到电 源电压VDD。同样的，对于第二个nmos开关管14开启和关断的时候，f点的 电压在零电压和滤波器输出电压之间变化，寄生电容c11和c22将注入电荷，同 时电荷被滤波器电容c1共享，而且由于寄生电容c23的存在，脉冲信号up将会 耦合到输出端。耦合效应和电荷共享会导致很大的系统误差。

虽然可以利用单位增益放大器来固定节点e或者f和输出节点间的电位，但 是由于运放的使用会增大版图的面积以及带来不稳定的问题。同时对运放的要 求也很高，比如快速响应等。

图3中，采用共源共栅结构的电流镜的恒流源增加了输出电阻，减小了电 压波动带来的电流的影响。但是由于寄生电容C1，C2的存在，在开关关断的时 候，c1仍然会把节点A充电为VDD，c2会把节点B放电为VSS，电容电荷共享 效应依然存在。

发明内容

本发明的目的是提供一种高性能，具有抑制电荷共享效应的低杂散电荷泵 电路。本发明采用了以下技术方案：一种电荷泵电路，包括输入高摆幅共源共 栅电流镜、输出高摆幅共源共栅电流镜、抑制电荷共享电路；其中输出高摆幅 共源共栅电流镜中的上拉输出共源共栅电流镜、抑制电荷共享电路中的上拉抑 制电荷共享电路、上拉开关管组成上拉电路，上拉电路提供上拉电流提高电荷 泵输出电压；输出高摆幅共源共栅电流镜中的下拉输出共源共栅电流镜、抑制 电荷共享电路中的下拉抑制电荷共享电路、和下拉开关管共同组成了下拉电路， 下拉电路提供下拉电流减小电荷泵输出电压，上拉抑制电荷共享电路包括第一 控制电路a，下拉抑制电荷共享电路包括第一控制电路b；所述上拉抑制电荷共 享电路的第一控制电路a包含两个N型mos管，其中一个mos管的漏极与上拉 开关管的漏极连接，其源极与另一个mos管的漏极连接，其栅极接电源VDD， 另一个mos管的栅极通过一个两级反相电路与上拉开关管的栅极连接，其源极 接地；上拉开关管的源极接电源VDD；

下拉抑制电荷共享电路的第一控制电路b包含两个P型mos管，其中，一个 mos管的漏极与下拉开关管的漏极连接，其源极与另一个mos管的漏极连接， 其栅极接地，另一个mos管的栅极通过另一个两级反相电路与下拉开关管的栅 极连接，其源极接电源VDD；下拉开关管的源极接地。

优选地，所述上拉输出共源共栅电流镜包括mos管一101与mos管二121， 所述mos管一101的源极与所述上拉开关管102的漏极连接，所述mos管二121 的源极与mos管一101的漏极连接；