[實用新型]電荷泵電路和鎖相環

有效

• 申請號: 201720122868.8
• 申請日: 2017-02-07
• 公開（公告）號: CN206481287U
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: 丁慶;周海峰
• 申請（專利權）人: 深圳市華訊方舟微電子科技有限公司;華訊方舟科技有限公司
• 主分類號: H03L7/089
• 分類號: H03L7/089
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司44224
• 代理人: 吳平

技術領域

本實用新型涉及集成電路技術領域，特別是涉及低壓寬輸出范圍的電荷泵電路和鎖相環。

背景技術

作為現代無線通信系統應用中最流行的一種頻率合成器結構，鎖相環(Phase Locked Loop，PLL)可以完成信號的調制和解調，時鐘恢復，以及為混頻器和無線接收器的載波恢復產生本振信號。而電荷泵鎖相環(Charge Pump Phase-locked Loop，CP-PLL)更是因為其高速度、低噪聲等特點，成為現今最普遍的一種鎖相環電路。電荷泵(Charge Pump，CP)電路在電荷泵鎖相環中起著非常重要的作用，其主要功能是把來自鑒頻鑒相器(Phase Frequency Detector，PFD)的UP和DN脈沖數字信號，通過低通濾波器(Loop Filter，LPF)轉換為模擬的電壓信號，該信號控制壓控振蕩器(Voltage Control Oscillator，VCO)的振蕩頻率。因此，電荷泵電路對整個鎖相環環路的特性有著非常重要的影響。

傳統的實現電荷泵電路充電電流和放電電流匹配的電路結構中，采用運算放大器電路來鉗制不同結點間的電壓，這不但增加了電路的復雜度，還給電路整體的穩定性帶來了一定的隱患。同時若要實現較大的輸出電壓擺幅，運算放大器的結構還需要實現軌到軌的輸入輸出特性，進一步增加了運算放大器的設計難度。而且，對于低壓工作的運算放大器，其工作頻率范圍往往較低，不能適用于高頻領域。

實用新型內容

基于此，有必要提供一種無需提供額外的運算放大器，就能實現在較寬輸出電壓范圍內電荷泵充電電流和放電電流的匹配，且電路結構簡單的電荷泵電路。

一種電荷泵電路，包括依次電連接的啟動模塊、偏置模塊、電流鏡模塊、充放電反饋控制模塊和充放電匹配模塊；其中，

所述啟動模塊用于啟動所述偏置模塊；

所述偏置模塊用于產生恒定的偏置電流并輸出至所述電流鏡模塊；

所述電流鏡模塊用于接收所述偏置電流，并對所述偏置電流進行放大分兩路輸出；

所述充放電反饋控制模塊，用于檢測電荷泵的輸出電壓，并根據所述輸出電壓反饋控制所述充放電匹配模塊中的充電電流或放電電流，抑制所述充電電流與放電電流的失配；

所述充放電匹配模塊用于接收外部充電控制信號或放電控制信號，對電荷泵的輸出負載充電或放電。

在其中一個實施例中，所述啟動模塊包括晶體管M1、M2和M3；其中，

晶體管M1和晶體管M3構成反相器，晶體管M1、晶體管M2的源極與電源端連接，晶體管M1的漏極與晶體管M2的柵極連接后與晶體管M3的漏極連接；晶體管M1的柵極與晶體管M3的柵極連接，晶體管M3的源極接地；晶體管M1的柵極、晶體管M2的漏極分別與所述偏置模塊連接。

在其中一個實施例中，所述偏置模塊包括晶體管M4、M5、M6、M7、M8、M9和M10；其中，

晶體管M4的源極、晶體管M5的源極、晶體管M10的源極均與電源端連接；晶體管M4的柵極與晶體管M5的柵極連接；晶體管M4的漏極分別與晶體管M4的柵極、所述啟動模塊、晶體管M6的漏極、晶體管M10的柵極連接；晶體管M5的漏極分別與晶體管M7的漏極、晶體管M7的柵極連接；晶體管M6的柵極與晶體管M7的柵極連接；晶體管M6的源極與晶體管M8的漏極連接；晶體管M7的源極分別與晶體管M9的漏極、晶體管M9的柵極、所述啟動模塊連接；晶體管M8的源極、晶體管M9的源極均接地；晶體管M10的漏極與電流鏡像電路連接。

在其中一個實施例中，所述偏置模塊還包括電阻R1、R2和R3，其中，晶體管M8的源極經電阻R1接地；電阻R2、R3并聯接地且均為電阻R1的偽電阻。

在其中一個實施例中，所述電流鏡模塊包括晶體管M11、M12、M13、M14、M15、M16、M17、M18、M19；其中，晶體管M11的源極、晶體管M12的源極、晶體管M15的源極、晶體管M16的源極、晶體管M17的源極均接地；晶體管M13的源極、晶體管M14的源極、晶體管M18的源極、晶體管M19的源極均與電源端連接；