[發明專利]基于穩態防漏電保護和電流沉控制技術的電荷泵電路

有效

• 申請號: 201710235977.5
• 申請日: 2017-04-12
• 公開（公告）號: CN106961273B
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發明（設計）人: 呂紅亮;武岳;唐銘浩;張玉明;張義門
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H03L7/089
• 分類號: H03L7/089;H02M1/32
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 俞曉明

本發明公開了基于穩態防漏電保護和電流沉控制技術的電荷泵電路，涉及電路設計技術領域，包括防漏電保護模塊、電流沉控制模塊、開關模塊、電流沉和電流源模塊、環路濾波模塊以及緩沖模塊。電荷泵不需要電路電流沉與電流源精確匹配，只需滿足電流沉電流大于等于電流源的電流即可。電路的工作條件更容易滿足，化合物半導體電荷泵更容易實現。同時防漏電保護模塊采用兩個二極管來實現，該模塊的結構簡單，不會額外占用過多的芯片面積，更加方便集成。防漏電保護技術利用二極管的單向導電性可以解決穩態時由于電流源和電流沉不匹配所導致的漏電問題，從而使電荷泵電路在穩態情況下輸出控制電壓固定不變。

技術領域

本發明涉及電路設計技術領域，特別是涉及基于穩態防漏電保護和電流沉控制技術的電荷泵電路。

背景技術

隨著個人無線通信、雷達、太赫茲技術以及空間通信等領域的不斷發展，對收發機系統提出了更高的要求，包括有更高的頻率，更寬的帶寬，更高的集成度和更大的功率等。而變頻源作為收發機的重要組成部分，其性能會直接決定收發機的性能。目前來說，與SiCMOS和SiGe BiCMOS工藝相比，化合物半導體工藝的頻率特性和功率特性更好更適合被用來設計高性能的變頻源。

常見的直接數字頻率合成器，電荷泵鎖相環頻率合成器，以及混合型頻率合成器均能作為變頻源。直接數字頻率合成器優點是頻率精度高、跳變時間短，但是缺點是輸出頻率相對低，抑制雜散能力差；混合型頻率合成器一般來說都是由雙鎖相環或者由直接數字頻率合成器加模擬鎖相環的方式實現，優點為輸出頻率相對高，抑制雜散能力強，缺點就是功耗大，集成度不高；電荷泵鎖相環頻率合成器特點為輸出頻率高，跳變時間短，抑制雜散能力強，集成度高，功耗小等特點。所以為了能滿足各個領域對收發機系統提出的綜合要求，采用化合物半導體實現電荷泵鎖相環具有非常重要的意義。

但是由于化合物半導體技術本身的一些缺陷制約了采用該技術研究電荷泵鎖相環的發展，主要是因為電荷泵電路難以實現。這是因為電荷泵是電荷泵鎖相環頻率合成器的核心電路，該電路必須包含電流源和電流沉，而且電流源一般由P型晶體管實現并且電流沉由N型晶體管實現，要求電流源和電流沉匹配，這樣電荷泵在穩態的時候輸出的控制電壓是固定不變的，整個鎖相環路能夠鎖定。由于常用的Si CMOS和SiGe BiCMOS同時均有N型和P型晶體管，這在實現電流源和電流沉匹配方面具有很大的優勢。對于化合物半導體來說，該工藝只有N型晶體管而沒有P型(互補型)晶體管，這就造成了電流源與電流沉難以匹配，從而導致電荷泵難以實現，所以化合物半導體電荷泵鎖相環的發展就受到了嚴重的限制。

目前，對于化合物半導體電荷泵來說都是采用控制電流沉電流的方式解決電流源與電流沉的失配問題，但是這種方式卻很難讓電流沉與電流源的電流大小精確匹配起來，在穩態時無法真正做到讓電荷泵輸出的控制電壓穩定住。

發明內容

本發明實施例提供了基于穩態防漏電保護和電流沉控制技術的電荷泵電路，可以解決現有技術中存在的問題。