[發明專利]具有高匹配度的電荷泵

有效

• 申請號: 202011174964.X
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112436727B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 高靜;殷嘉程;羅韜;史再峰
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉國威

本發明涉及無線射頻通信領域，為解決電荷泵在實際工作中存在的電流失配現象，提出一種具有高匹配度的電荷泵，提高電荷泵的靜態電流匹配度，改善輸出電流噪聲。為此，本發明采取的技術方案是，具有高匹配度的電荷泵，包括電流源電路、軌到軌放大器電路和調節式共源共柵電路；其中電流源電路的輸出經軌到軌放大器電路放大后為調節式共源共柵電路提供充放電電流，調節式共源共柵電路的輸出端Vc連接外部電容進行充放電操作；調節式共源共柵電路上下兩端連接開關管，上端的開關管通過輸入的up信號進行控制，下端的開關管通過輸入的down信號控制。本發明主要應用于無線射頻通信領域中電荷泵的設計制造。

技術領域

本發明涉及無線射頻通信領域，具體涉及具有高匹配度的電荷泵。

背景技術

在射頻通信技術中，電荷泵是基于電容能夠積累電荷的特性來產生電壓的電路，可以將輸入信號轉變為輸出電壓信號的電路。是鎖相環中的關鍵模塊，通常由兩個開關控制的電流源組成，將輸入信號轉換為電荷，對輸出端電容進行充電或放電操作形成電壓信號。電荷泵的匹配度、功耗和速度等指標都時刻影響著輸出信號的噪聲性能。

發明內容

為克服現有技術的不足，本發明旨在解決電荷泵在實際工作中存在的電流失配現象，提出一種具有高匹配度的電荷泵，提高電荷泵的靜態電流匹配度，改善輸出電流噪聲。為此，本發明采取的技術方案是，具有高匹配度的電荷泵，包括電流源電路、軌到軌放大器電路和調節式共源共柵電路；其中電流源電路的輸出經軌到軌放大器電路放大后為調節式共源共柵電路提供充放電電流，調節式共源共柵電路的輸出端Vc連接外部電容進行充放電操作；調節式共源共柵電路上下兩端連接開關管，上端的開關管通過輸入的up信號進行控制，下端的開關管通過輸入的down信號控制，當up信號為低且down信號為低時，輸出端Vc會對外部電容進行充電操作；當up信號為高且down信號為高時，輸出端Vc會對外部電容進行放電操作；當up信號為低且down信號為高時，開關管同時閉合，電路保持平衡狀態。

所述電流源電路包括第一NMOS管M1、第二NMOS管M2、第三NMOS管M3、第四NMOS管M4、第五NMOS管M5、第六NMOS管M6、第一PMOS管P1、第二PMOS管P2、第三PMOS管P3、第四PMOS管P4、第五PMOS管P5、第六PMOS管P6、第七PMOS管P7、第八PMOS管P8；

所述第一NMOS管M1的漏端連接第三NMOS管M3的源端，第三NMOS管M3的漏端連接第四NMOS管M4的源端，第二NMOS管M2的漏端連接第五NMOS管M5的源端，第五NMOS管M5的漏端連接第六NMOS管M6的源端，第三NMOS管M3的柵端連接第五NMOS管M5的柵端，第四NMOS管M4的漏端和柵端連接第六NMOS管M6的柵端；

所述第一PMOS管P1的漏端連接第四PMOS管P4的源端，第四PMOS管P4的漏端連接第六PMOS管P6的源端，第二PMOS管P2的漏端連接第五PMOS管P5的源端，第五PMOS管P5的漏端連接第七PMOS管P7的源端，第四PMOS管P4的漏端和柵端連接第五PMOS管P5的柵端，第六PMOS管P6的漏端和柵端連接第七PMOS管P7的柵端；

所述第七PMOS管P7的漏端連接第四NMOS管M4的漏端和柵端，第六NMOS管M6的漏端連接第八PMOS管P8的漏端，第八PMOS管P8的源端連接第三PMOS管P3的漏端；第一NMOS管M1、第二NMOS管M2的柵端和第一PMOS管P1、第二PMOS管P2、第三PMOS管P3的源端連接電源VDD，第一NMOS管M1、第二NMOS管M2的源端和第一PMOS管P1、第二PMOS管P2、第三PMOS管P3的柵端連接地VSS；

所述軌到軌放大器電路包括第七NMOS管M7、第八NMOS管M8、第十四NMOS管M14、第十五NMOS管M15、第十六NMOS管M16、第九PMOS管P9、第十PMOS管P10、第十六PMOS管P16、第十七PMOS管P17、第十八PMOS管P18；