[發明專利]一種用于鎖相環的電路結構

有效

• 申請號: 201410541945.4
• 申請日: 2014-10-14
• 公開（公告）號: CN105577171B
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 賈海瓏;陳先敏
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H03L7/08
• 分類號: H03L7/08
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 李儀萍

本發明提供一種用于鎖相環的電路結構，含有上、下支路電流源的電荷泵；所述下支路中設有第一開關管；反相器；所述第一開關管受控并連接于所述反相器的輸出端；與所述反相器輸入端連接的控制信號；與所述控制信號連接并受控于所述的控制信號的第二開關管；所述第二開關管連接一偏置電流源；所述第二開關管與所述偏置電流源構成的支路并聯于所述電荷泵的下支路。本發明的用于鎖相環的電路結構提供一種高線性度、低噪聲的電荷泵電路，在鎖相環鎖定和非鎖定的狀態之間進行切換，該電荷泵有典型工作模式和高線性度、低噪聲的工作模式，本發明的電路結構在獲得更佳電荷泵性能的同時，不會對鎖相環鎖定時間產生影響。

技術領域

本發明涉及通信設備領域，特別是涉及一種用于鎖相環電路中以提高電荷泵傳輸函數線性度的電路結構。

背景技術

鎖相環(PLL)是各類通信、時鐘芯片中的核心電路，其輸出信號的頻譜噪聲、抖動、雜散等指標非常關鍵，會直接關系到系統性能。電荷泵(CP)是PLL中的重要模塊，其輸出電流經過環路濾波器后產生壓控振蕩器(VCO)的控制電壓。CP輸出信號的噪聲性能至關重要，決定著整個PLL的帶內噪底(Noise Floor)，以及PLL輸出時鐘的抖動。

電荷泵將鑒頻鑒相器(PFD)輸出的相位信號轉化為電流信號，理想的CP輸入輸出函數是斜率固定的線性關系，如圖1所示，縱坐標為電荷泵的輸出電荷，橫坐標為相位差。但實際電路中由于器件工作引入的各類非理想因素，會在相位差為零的附近出現非線性效應。尤其在小數分頻PLL中，CP的非線性特性會將PLL帶寬之外的小數調制器噪聲折疊搬移到PLL帶寬之內，惡化PLL的帶內噪聲；同時也會惡化PLL參考頻率處的雜散性能。

如果在CP輸出端加入固定值的電流，可以將PLL鎖定狀態下CP的傳輸函數搬移到線性區間(圖1中的區域1、2)，可以明顯改善PLL的帶內噪聲性能。這也是近年來常用的一種提高CP線性度的方法。

(US 7171183 B2 Linearized fractional-N synthesizer having a currentoffset charge pump,Broadcom Corp.Jan.30,2007)此專利中提出利用偏置電流注入到CP輸出端。將PLL鎖定狀態下，CP的工作狀態由傳輸函數(見圖1)中的區域3，搬移到區域1或者2，即線性傳輸函數區域。

對小數分頻PLL而言，CP的非線性會將小數分頻器的高頻噪聲折疊搬移到PLL帶內，嚴重惡化PLL帶內噪聲、以及輸出信號相位抖動。因此該專利提出的利用偏置電流注入到CP輸出端的方法可以提高CP線性度，從而降低PLL輸出噪聲。

(US 7834707 B2 Linearized charge pump having an offset,BroadcomCorp.Nov.16,2010)此專利在上一個專利基礎上做了如下改進。在CP輸出端去掉了放電開關電流，而只采用偏置電流作為放電電流，而充電開關電流保持不變。因此在鎖定狀態下，CP具有很好的線性度；同時由于去除了放電開關電流，CP本身的輸出噪聲也進一步降低。

但去除放電開關電流的同時，帶來了一個不利的影響。若CP輸出端初始電壓較高，由于偏置電流值較小，環路濾波電容放電時間會較長，因此導致PLL環路鎖定時間過長。

因此，有必要提出一種新的用于鎖相環的電路結構來解決上述問題。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種用于鎖相環的電路結構，用于解決現有技術中由于鎖相環在相位差接近0時電荷泵的非線性特性惡化鎖相環帶內噪聲以及惡化鎖相環參考頻率處的雜散性能的問題。