[發明專利]快速切換低噪聲電荷泵

有效

• 申請號: 200880115573.1
• 申請日: 2008-11-12
• 公開（公告）號: CN101855831A
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發明（設計）人: 王沈;李桑奧;楊炯錫
• 申請（專利權）人: 高通股份有限公司
• 主分類號: H03L7/089
• 分類號: H03L7/089
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 劉國偉

優先權

本申請案主張2007年11月13日申請的標題為“快速切換低噪聲電荷泵(FAST-SWITCHING?LOW-NOISE?CHARGE?PUMP)”的第60/987,678號美國臨時申請案的權益，此申請案的整個揭示內容被視為本申請案的揭示內容的一部分。

技術領域

本發明的實施例涉及電荷泵、壓控振蕩器、鎖相回路和頻率合成器。

背景技術

電荷泵被用作許多較大電路或系統中的積木式部件(building?block)或子電路。一些電路或系統可能或多或少對由電荷泵產生的噪聲敏感。在對噪聲較敏感的那些系統中，需要減少原本由電荷泵產生的噪聲。即，較低噪聲電荷泵可改進電路或系統(電荷泵是所述電路或系統的一部分)的性能。

發明內容

本發明的實施例由所附權利要求書概括。

附圖說明

圖1是圖2中的電荷泵可用于其中的鎖相回路(PLL)的功能框圖。

圖2是包含輔助開關以減少噪聲的電荷泵的示意圖。

圖3A是說明不具有輔助開關的電荷泵的瞬態波形的圖。

圖3B是說明具有輔助開關的電荷泵的瞬態波形的圖。

圖4是用以對具有輔助開關與不具有輔助開關的電荷泵的輸出噪聲進行比較的波形圖。

圖5是圖2中的電荷泵可用于其中的無線電系統的功能框圖。

具體實施方式

在本發明實施例的以下詳細描述中，陳述大量具體細節以便提供全面理解。然而，本發明的實施例可在無這些具體細節的情況下實踐。在其它例子中，未詳細描述眾所周知的方法、程序、組件和電路，以免不必要地模糊本發明實施例的方面。

電荷泵電路通常被用作壓控振蕩器(VCO)、鎖相回路(PLL)或頻率合成器中的積木式部件。

現在參看圖1，說明鎖相回路(PLL)100的功能框圖。PLL?100包含如圖1所示耦合在一起的相位頻率檢測器102、電荷泵110、低通濾波器112、壓控振蕩器(VCO)114和分頻器118。

出于比較的目的，參考時鐘Vref?101作為來自分頻器118的分頻器輸出FDO?119耦合到相位頻率檢測器102。相位頻率檢測器102產生上升脈沖信號UP?104和下降脈沖信號DN?106。上升脈沖信號UP?104與下降脈沖信號DN?106之間的脈沖持續時間差異表示在參考時鐘Vref?101與來自分頻器118的輸出信號之間檢測到的相位差。上升脈沖信號UP?104、下降脈沖信號DN?106以及其相應的補充物UP′、DN′耦合到電荷泵110中，且可在本文中統稱為頻率控制信號。

受上升脈沖信號104、下降脈沖信號106及其補充物驅動，電荷泵110將電流供應到低通濾波器112中或從低通濾波器112吸收電流，以在電荷泵110的輸出Vcp?108處產生控制電壓信號。電荷泵110的電荷泵輸出信號Vcp?108含有DC分量，其與參考時鐘Vref與分頻器118的分頻器輸出FDO?119之間的相位差成比例。將本文中進一步揭示的電荷泵(見圖2的電荷泵200)的實施例用作PLL?100中的電荷泵110。電荷泵110的輸出Vcp?108耦合到低通濾波器112中。

低通濾波器112在將作為DC控制電壓Vcv?113的經濾波的Vcp信號耦合到VCO?114中之前，將不合需要的AC分量從電荷泵110的輸出信號Vcp大體上移除(濾出)。

根據VCO?114的DC控制電壓Vcv?113，VCO?114產生具可變頻率的輸出時鐘信號Vo?120。較高的DC控制電壓Vcv?113可增加輸出時鐘信號Vo?120的頻率，而較低的控制電壓可降低所述頻率。或者，較低的DC控制電壓Vcv?113可增加輸出時鐘信號Vo?120的頻率，而較高的控制電壓可降低所述頻率。輸出時鐘信號Vo?120耦合到在PLL?100的反饋路徑中的分頻器118。

分頻器118對輸出時鐘信號Vo?120中的若干時鐘周期進行分頻，且偏移輸出時鐘信號Vo?120的相位以更好地與參考時鐘信號Vref?101的相位匹配。當參考時鐘信號Vref101和分頻器輸出信號FDO?119在相位和頻率上被鎖在一起時，PLL?100處于鎖定狀態。

在鎖相回路中，帶內相位噪聲在很大程度上是通過具有非理想電荷泵來確定。已觀測到，來自電荷泵的顯著噪聲貢獻是歸因于電荷泵的輸出級中的輸出晶體管的長切斷時間。即，電荷泵噪聲與輸出晶體管的切換時間成比例。因此，對于低帶內相位噪聲鎖相回路來說，需要具有快速切換能力的電荷泵。