[發明專利]可降低電流不匹配的電荷泵電路與方法以及鎖相回路系統

無效

• 申請號: 200710147800.6
• 申請日: 2007-08-29
• 公開（公告）號: CN101212225A
• 公開（公告）日: 2008-07-02
• 發明（設計）人: 林昂生
• 申請（專利權）人: 聯發科技股份有限公司
• 主分類號: H03L7/089
• 分類號: H03L7/089;H03L7/08
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司
• 代理人: 任默聞

技術領域

本發明有關于電荷泵(charge?pump)，尤指一種可降低電流不匹配(current?mismatch)的電荷泵及相關方法。

背景技術

電荷泵是鎖相回路(phase?locked?loops，PLLs)中不可或缺的組件，電荷泵通常由電容器所構成，并且耦接于充電電路(up?circuit)與放電電路(downcircuit)之間，對電容器進行充電的電流源依據充電脈沖(up?pulse)而提供給充電電路，而對電容器進行放電的電流吸收源則依據放電脈沖(downpulse)而提供給放電電路。對電容器充電或放電的電荷量分別取決于充電脈沖及放電脈沖的持續時間(duration)。

若電流源與電流吸收源的電流值無法彼此匹配，亦即產生了電流不匹配情形時，將會降低電荷泵的整體效能，舉例來說，在鎖相回路系統中，電流不匹配將導致凈電荷(net?charge)輸入至電容器，所以反饋時鐘(feedbackclock)信號的相位及時鐘將無法與參考時鐘(reference?clock)信號的相位及時鐘匹配。

請參閱圖1，圖1為現有技術中耦接于回路濾波器138的電荷泵電路140的示意圖。電荷泵電路140包含晶體管102及106以提供電流源，而晶體管124及126則提供電流吸收源，此外，晶體管112形成充電電路來連通電流源，而晶體管116則形成放電電路來連通電流吸收源。晶體管100及104則用來提供參考電流。在閑置(idle)時間內，例如當充電/放電脈沖都處于低電平時，晶體管110及114將可正常運作，而來自晶體管102與106的電流將會被控制以對電容器122充電以產生儲存電壓V_STORE。

當開關118及120被開啟時，不匹配電流將被注入取樣電容器122并且給晶體管126一個大小為V_STORE的偏壓。當電流吸收源的吸收電流量小于電流源的供應電流量而造成電流不匹配時(亦即V-＞V_STORE)，則電容器122將會被充電，而且將有更多的電流通過晶體管126而被汲取；當電流吸收源的吸收電流量大于電流源的供應電流量而造成電流不匹配時(亦即V-＜V_STORE)，則電容器122將被放電，而且較少的電流會通過晶體管126而被汲取。雖然此反饋回路使電荷泵電路140的電流能夠相匹配，但其缺點在于電荷泵電路140的校正與中間節點的電壓V-相關，但是此電壓并不等于電荷泵電路140的輸出電壓，由于經過回路濾波器138后幾乎沒有電流下降，所以電荷泵電路140的輸出電壓V+將會等于回路濾波器138的輸出電壓V_TUNE，然而若電流不匹配沒有相對于V+而進行校正的話，如此一來，將會導致回路濾波器138的輸出電壓不正確。

發明內容

因此，本發明的目的之一在于提供一種通過校正電流源及電流吸收源而可降低電流不匹配的電荷泵電路。

本發明提供一種電荷泵電路。電荷泵電路包含有：第一電流供給電路，用以給電荷泵電路提供電流源；第二電流供給電路，用以給電荷泵電路提供電流吸收源；虛設電流路徑，耦接于第一電流供給電路與第二電流供給電路之間，包含有第一開關元件、第二開關元件以及位于第一開關元件與第二開關元件間的第一節點；第一電容器，耦接于第一節點；正常電流路徑，耦接于第一電流供給電路與第二電流供給電路之間，包含有第三開關元件、第四開關元件以及位于第三開關元件與第四開關元件間的第二節點；第二電容器，耦接于第二節點；電壓隨耦器，耦接于正常電流路徑的第二節點；開關，耦接于電壓隨耦器的輸出節點與虛設電流路徑的第一節點之間，其中當開關在第一期間內開啟時，第一節點與第二節點處于第一電壓，而當開關在第二期間內關閉時，第二節點處于第一電壓，且第一節點處于第二電壓；以及校正電路，耦接于虛設電流路徑的第一節點及電壓隨耦器的輸出節點，用以比較第一電壓與第二電壓來平衡電流源與電流吸收源間的電流不匹配。

本發明還提供一種校正電荷泵電路的電流不匹配的方法。該方法包含有：提供電壓隨耦器耦接于第二節點；提供開關耦接于第一節點與電壓隨耦器之間；輸入電流源至第一電流供給電路；輸入電流吸收源至第二電流供給電路；在第一期間內開啟開關以在第一節點與第二節點獲得第一電壓；在第二期間內關閉開關以在第一節點獲得第二電壓；以及比較第一電壓與第二電壓以平衡電流源與該電流吸收源間的電流不匹配。