[發(fā)明專利]一種用于鎖相環(huán)的新型電荷泵結(jié)構(gòu)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010530397.0
• 申請(qǐng)日: 2020-06-11
• 公開（公告）號(hào): CN111585569A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李迪;甘曉文;楊毅;姜嬋榮;烏恒洋;乜博涵;牛翔宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H03L7/089
• 分類號(hào): H03L7/089
• 代理公司: 北京權(quán)智天下知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11638
• 代理人: 王新愛

本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于鎖相環(huán)的新型電荷泵結(jié)構(gòu)，包括鑒頻鑒相器，改進(jìn)型電荷泵，鑒頻鑒相器由D觸發(fā)器和邏輯模塊重置部分還有RS觸發(fā)器構(gòu)成,改進(jìn)型電荷泵在傳統(tǒng)電荷泵的基礎(chǔ)上，通過添加RS觸發(fā)器模塊建立兩種互補(bǔ)的電荷泵控制狀態(tài)，并且加入了運(yùn)放反饋模塊來電流失配降低相位噪聲，上述設(shè)計(jì)方案中，很好的抑制了電荷泵的非理想效應(yīng)，引入零點(diǎn)增強(qiáng)整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路射頻電路技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種用于鎖相環(huán)的新型電荷泵結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

近年來，由于無線通信系統(tǒng)的快速發(fā)展以及5G萬物互聯(lián)的時(shí)代到來，使得射頻電路在無線電傳輸、太空人造衛(wèi)星和地質(zhì)探測(cè)方面得到了廣泛的應(yīng)用。其中，鎖相環(huán)電路是射頻技術(shù)中最基本的基帶信號(hào)處理模塊之一，而在鎖相環(huán)電路中電荷泵形式的鑒頻鑒相器由于其優(yōu)秀的高頻性能被廣泛應(yīng)用。在無線通信系統(tǒng)中，需要運(yùn)用鎖相環(huán)電路來構(gòu)成高速時(shí)鐘可以說是高頻電路的“心臟”。然而，在傳統(tǒng)的電荷泵設(shè)計(jì)中，相位噪聲一直以來都是最大的難點(diǎn)，于是提出的雙路徑電荷泵采用反饋的形式來降低整體的相位噪聲，來提高整體性能。另外，隨著CMOS集成電路工藝的發(fā)展，愈來愈小的特征尺寸和電源電壓使得電荷泵的頻率響應(yīng)受到工藝，電壓，溫度等波動(dòng)的影響愈來愈大，使得實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的穩(wěn)定零點(diǎn)頻率和紋波抑制成為了設(shè)計(jì)重點(diǎn)和難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是提供一種應(yīng)用于鎖相環(huán)新型電荷泵結(jié)構(gòu)，其可有效解決上述問題，反饋技術(shù)實(shí)現(xiàn)減小了相位噪聲為主的電荷泵非理想因素的干擾，構(gòu)造的環(huán)路零點(diǎn)使環(huán)路更加穩(wěn)定，額外的電容來抑制紋波。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種用于鎖相環(huán)的新型電荷泵結(jié)構(gòu)，包括D觸發(fā)器、數(shù)字NAND門控制的置位部分和鑒頻鑒相器，所述鑒頻鑒相器由D觸發(fā)器和邏輯模塊重置部分還有RS觸發(fā)器構(gòu)成，RS觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)了改進(jìn)型電荷泵的反饋控制，從D觸發(fā)器構(gòu)成的鑒頻鑒相器通過RS觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)兩種狀態(tài)控制電荷泵電流，通過單位增益運(yùn)放反饋來減小相位噪聲及其他非理想效應(yīng)誤差，電阻與電容的串聯(lián)結(jié)構(gòu)來構(gòu)造一個(gè)零點(diǎn)來穩(wěn)定整體環(huán)路，另一個(gè)較小電容用來減小紋波。

優(yōu)選的，所采用的運(yùn)算放大器為輸入輸出全擺幅，作為電壓跟隨連接形式，將電荷泵的一端支路輸出反饋到另一支路，運(yùn)放通過電流鏡形式不同于傳統(tǒng)的全輸入輸出擺幅運(yùn)放，采用了電流鏡形式將P管輸出傳遞N管漏端。

優(yōu)選的，所述RS觸發(fā)器由兩個(gè)與非門和一個(gè)反相器組成，所述RS觸發(fā)器結(jié)構(gòu)內(nèi)部的與非門的尺寸被調(diào)整到合適的值以使觸發(fā)器帶來的延時(shí)降到最低。

優(yōu)選的，所述數(shù)字NAND門采用多級(jí)連接，可以使置位端可受外部SPI輸入端控制，所述電荷泵控制部分采用RS觸發(fā)器的輸出進(jìn)行雙端控制，其中一端的輸出通過全輸入輸出擺幅的運(yùn)放進(jìn)行反饋到另一端的輸出，同時(shí)采用電容電阻串聯(lián)的形式構(gòu)造零點(diǎn)來穩(wěn)定環(huán)路，此外額外加入一個(gè)電容來抑制紋波。

本發(fā)明提出的一種用于鎖相環(huán)的新型電荷泵結(jié)構(gòu)，有益效果在于：本發(fā)明通過RS觸發(fā)器構(gòu)成兩組鑒頻鑒相器的控制部分，以此來實(shí)現(xiàn)類似于差分輸入的效果的兩路受控開關(guān)，并通過反饋環(huán)路減小誤差影響，電荷泵模塊由兩個(gè)電流源和四個(gè)受控MOS開關(guān)構(gòu)成,實(shí)現(xiàn)了兩路輸出，并將其中一路輸出作為電壓跟隨連接形式反饋運(yùn)放的輸入，通過反饋來減小誤差。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為D觸發(fā)器原理圖以及NAND置位控制原理圖；

圖3為與非門與反相器電路圖；

圖4為RS觸發(fā)器原理圖；

圖5為改進(jìn)型兩路受控電荷泵原理圖；

圖6為全輸入輸出運(yùn)算放大器的電路圖；

圖7為反饋連接示意圖。

具體實(shí)施方式