[發明專利]電荷泵電流失配補償電路、電荷泵及鎖相環

有效

• 申請號: 201910955515.X
• 申請日: 2019-10-09
• 公開（公告）號: CN112311389B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 侯伶俐;區健聰
• 申請（專利權）人: 成都華微電子科技股份有限公司
• 主分類號: H03L7/089
• 分類號: H03L7/089
• 代理公司: 成都惠迪專利事務所(普通合伙) 51215
• 代理人: 劉勛

本發明提供了鎖相環電荷泵電流失配補償電路、電荷泵和鎖相環，屬于集成電路領域。本發明通過增加計數器、脈寬放大電路、脈寬提取電路、補償控制電路、補償電流源電路對傳統電荷泵進行改進,達到減少電荷泵充放電電流失配目的。本發明根據參考時鐘和反饋時鐘的相位差，利用脈寬放大電路和脈寬提取電路提取鎖相環鎖定后的微小相位差，產生一定脈寬的脈沖信號，最后利用數字電路根據脈寬信息，控制補償電流源導通時間，實現充放電補償控制，進一步降低鎖相環電荷泵充放電電流的失配。本發明主要由數字電路搭建而成，基礎電路簡單，功耗低，版圖面積小，可實現多次補償，大大減少電荷泵電流失配,同時具有更好的噪聲性能，降低了鎖相環的抖動。

技術領域

本發明屬于集成電路設計領域，具體涉及一種用于鎖相環電荷泵電流失配補償電路，以及采用該電路的電荷泵及鎖相環。

背景技術

電荷泵(Charge?Pump，簡稱CP)是鎖相環中非常重要的一個模塊電路，其主要作用功能是根據輸入兩路時鐘的相位差值輸出與相位差成比例的電流，并將電流傳到環路濾波器，從而產生VCO的控制電壓；電荷泵是鎖相環的核心模塊，其性能對整個鎖相環起著決定性的作用。但由于電荷泵的非理想特性和盲區，不可避免地存在電流源失配、電荷共享等非理想問題，這會直接傳導到壓控振蕩器的控制電壓上，因此會對鎖相環的毛刺、輸出時鐘的抖動等主要性能指標產生極其重要的影響。因此，如何降低鎖相環中電荷泵電路的充放電電流失配變的越來越重要。

目前，電荷泵失配補償方法有多種，最常用的方法是通過采用“自舉”電路，同時引入一個單位增益放大器，利用放大器的反饋作用來保持電荷泵輸出節點電壓的連續，從而消除了電荷共享效應，大大減小了電壓跳變。除此之外還有帶電容漏電補償,動態電流補償等等方法,電容漏電補償指的是將電荷泵輸出電壓和二階環路濾波器上大電容的輸出電壓進行漏電檢測,輸出電壓差來控制帶電容的電流源。直到兩電容上電荷幾乎相等。每一種方法均有其優劣之處,要根據不同情況靈活應用之。

發明內容

本發明的發明目的主要是解決電荷泵電流影響鎖相環性能的問題，提出新的電荷泵電流補償解決方案。

為了達到上述目的，本發明提供了一種鎖相環電荷泵電流失配補償電路，其特征在于包括鎖相環鎖定判決電路、脈寬放大電路、脈寬提取電路、補償控制電路、補償電流源電路；其中，

鎖相環鎖定判決電路，用于確認鎖相環是否進入鎖定狀態，當判定鎖相環進入鎖定狀態后，輸出使能信號允許補償控制電路控制補償電流源電路對電荷泵進行補償；

脈寬放大電路，以鎖相環參考時鐘和反饋時鐘作為輸入，用于把兩時鐘的時間間隔放大，輸出放大時間間隔的兩路時鐘信號給脈寬提取電路；

脈寬提取電路，根據鎖相環參考時鐘和反饋時鐘的相位差得到補償控制信號，所述補償控制信號包括表示參考時鐘超前反饋時鐘的信號和表示反饋時鐘超前參考時鐘的信號,脈寬提取電路將這兩個信號選擇性地送給補償控制電路；

補償控制電路，鎖相環進入鎖定狀態后,根據脈寬提取電路送來的補償控制信號控制補償電流源電路對電荷泵進行補償；

補償電流源電路，采用多路電流源對電荷泵進行補償，當補償控制電路檢測到電荷泵充電支路的充電電流大于電荷泵放電支路的放電電流，則打開補償電流源電路中的放電補償支路，反之，補償控制電路檢測到電荷泵充電支路的充電電流小于電荷泵放電支路的放電電流，則打開補償電流源電路中的充電補償支路，直到電荷泵充電支路的充電電流與電荷泵放電支路的放電電流的平衡為止。

本發明還提供了一種鎖相環電荷泵電路，其特征在于包括本發明的鎖相環電荷泵電流失配補償電路。

本發明還提供了一種鎖相環，其特征在于包括包括本發明的鎖相環電荷泵電流失配補償電路。

有益效果：