[发明专利]低电流低噪声的电荷泵电路及频率合成器

说明书

一种低电流低噪声的电荷泵电路，包含输出电容、第一、第二电流源单元、充电开关、放电开关以及旁路开关。充电开关响应开关信号于开关信号的导通区间导通而使来自第一电流源单元的充电电流对输出电容充电。放电开关响应开关信号于开关信号的断开区间导通而使输出电容经由第二电流源单元放电。其中，开关信号于导通区间控制充电开关导通前及后，旁路信号控制旁路开关导通而使充电电流流至接地端。在开关信号于导通区间控制充电开关导通的期间，旁路信号控制旁路开关不导通。

技术领域

本发明是关于电荷泵电路，特别是一种低电流低噪声的电荷泵电路及频率合成器。

背景技术

于无线通信系统中一般会具有频率合成器。此些频率合成器供应所决定的频带内的高频信号，以涵盖电信频带，例如美国ISM频带(902至928MHz)。

一般而言，频率合成器于运行时，其中的相位检测器把晶体振荡器输出和降频后的压控振荡器输出的相位差检出。此相位差信号会传送至电荷泵，以控制电荷泵对电容进行充放电。接着于电容的输出端经滤波以形成电压信号，以进一步控制压控振荡器。如此形成回路，以提供稳定频率。

其中，早期的相位检测器控制以驱动开关电荷泵电路时，整个电荷泵电路会被关闭。这会导致瞬时电压形成于电流源的漏极处。进而使电流源输出发生抖动，会造成相位和输出电流之间的关系呈现非线性。接着此非线性的现象会让电荷泵电路的高频噪声折叠到低频。

因此，目前现有广泛采用的电荷泵电路，它多一路由放大器供应电压的旁路(如图1A所示)。当电荷泵900对电容901充放电时，其电流源的电流的波形示意图如图1B所示。其电容的输出电流的波形示意图如1C所示。当电荷泵900不对电容901充放电时，旁路会被导通。也就是说，当电荷泵900的切换开关经切换而使电流源不对电容901充放电时，电流源的电流会改走旁路路径。藉此能让电流源输出的电流保持流动，以避免在电流源的漏极处产生瞬时电压。但是当频率合成器锁定时，电荷泵900只对电容901做短时充放电时，其充放电时间只占晶体振荡周期的一小部份。这会造成大部分时间电流源的电流都经旁路路径而被弃置。换句话说，此一设计会导致不必要的能源浪费。

有鉴于此，又必要提出一种可行的解决方案以解决前述的问题，以减少不必要的浪费。

发明内容

本发明一实施例提供一种低电流低噪声的电荷泵电路，包含输出电容、第一电流源单元、第二电流源单元、充电开关、放电开关以及旁路开关。第一电流源单元根据额定电压提供充电电流。第二电流源单元耦接输出电容与接地端之间。充电开关耦接于输出电容与第一电流源单元之间，并受控于开关信号。充电开关接收开关信号并且于开关信号的导通区间导通而使充电电流对输出电容充电。放电开关耦接于输出电容与第二电流源单元之间并受控于开关信号。其中放电开关接收开关信号并且于开关信号的断开区间导通而使输出电容放电。旁路开关耦接于第一电流源单元与接地端之间并受控于旁路信号。其中，在开关信号于导通区间控制充电开关导通前以及后，旁路信号控制旁路开关导通而使充电电流流至接地端。其中，在开关信号于导通区间控制充电开关导通的期间，旁路信号控制旁路开关不导通。