电荷泵制造技术

一种电荷泵，包括：一切换电路、一固定电流源、一固定电流沉、一适应电流源以及一适应电流沉。切换电路根据一上控制信号和一下控制信号，于一输出节点处产生一输出电位。固定电流源供应一第一电流至切换电路。固定电流沉由切换电路处汲取一第二电流。适应电流源供应一第三电流至切换电路。适应电流沉由切换电路处汲取一第四电流。前述第三电流和第四电流可根据上控制信号和下控制信号而进行调整。本发明专利技术不仅可大幅改良电荷泵及其对应锁相回路的锁定时间、信号抖动以及相位误差，还可降低对于制程、电压以及温度的变化的敏感度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关于一种电荷泵(Charge Pump)，特别是关于一种于锁相回路(Phase-Locked Loop，PLL)中加速锁定过程(Locking Process)及降低相位误差(Phase Error)的电荷泵。
技术介绍
锁相回路(Phase-Locked Loop，PLL)为一控制系统，其产生输出信号的相位与其输入信号的相位互相关联。虽然锁相回路有多种不同态样，但它很容易想象成由一变频振荡器(Variable Frequency Oscillator)和一相位侦测器(Phase Detector)所组成的一电子电路。振荡器用于产生一周期信号(Periodic Signal)。相位侦测器则比较此周期信号的相位与一输入周期信号的相位，再据以调整振荡器，使得这些相位能彼此匹配。将输出信号导回与输入信号互相比较的设计称为一反馈回路(Feedback Loop)，这是因为其输出端“反馈”至输入端以形成一回路。图1是显示传统的锁相回路100的示意图，其中锁相回路100具有一输入节点IN和一输出节点OUT。举例而言，锁相回路100可包括一相位频率侦测器(Phase Frequency Detector)110、一电荷泵(Charge Pump)120、一回路滤波器(Loop Filter)130、一压控振荡器(Voltage-Controlled Oscillator)140以及一除频器(Frequency Divider)150(选用元件)。当锁相回路100锁定(Locked)时，于输入节点IN的一参考信号SREF(例如：输入时脉信号)的频率与来自输出节点OUT的一反馈信号SFB的频率相同。传统的锁相回路100通常面临的问题是，因为电荷泵120的设计不良，导致其锁定时间较长，抑或发生严重抖动(Jitter)及相位误差(Phase Error)。有鉴于此，实有必要设计一种全新的电荷泵，以克服现有技术所面临的问题。
技术实现思路
在较佳实施例中，本专利技术提供一种电荷泵，包括：一切换电路，根据一上控制信号和一下控制信号于一输出节点处产生一输出电位，其中当该上控制信号为高电位电平时，该输出电位将上升，而当该下控制信号为高电位电平时，该输出电位将下降；一固定电流源，供应一第一电流至该切换电路的一电流供应节点；一固定电流沉，由该切换电路的一电流吸收节点处汲取一第二电流；一适应电流源，供应一第三电流至该切换电路的该电流供应节点；以及一适应电流沉，由该切换电路的该电流吸收节点处汲取一第四电流；其中该第三电流和该第四电流根据该上控制信号和该下控制信号而进行调整。在一些实施例中，该适应电流源包括一快速锁定电路，其中于一锁相回路的锁定过程期间，该快速锁定电路供应一电流至该切换电路，而一旦该锁相回路已锁定，该快速锁定电路即不供应该电流至该切换电路。在一些实施例中，该快速锁定电路包括：一第一低通滤波器，具有一第一端和一第二端，其中该第一低通滤波器的该第一端用于接收该上控制信号，而该第一低通滤波器的该第二端用于输出具有已缩短脉冲宽度的该上控制信号；一第二低通滤波器，具有一第一端和一第二端，其中该第二低通滤波器的该第一端用于接收一反相下控制信号，而该第二低通滤波器的该第二端用于输出具有已缩短脉冲宽度的该反相下控制信号，其中该反相下控制信号与该下控制信号具有互补的逻辑电平；一第一与非门，具有一第一输入端、一第二输入端以及一输出端，其中该第一与非门的该第一输入端耦接至该第一低通滤波器的该第二端，而该第一与非门的该第二输入端耦接至该第二低通滤波器的该第二端；以及一第一晶体管，具有一控制端、一第一端以及一第二端，其中该第一晶体管的该控制端耦接至该第一与非门的该输出端，该第一晶体管的该第一端耦接至一供应电位，而该第一晶体管的该第二端耦接至该电流供应节点。在一些实施例中，该第一低通滤波器包括：一第一电阻器，具有一第一端和一第二端，其中该第一电阻器的该第一端用于接收该上控制信号，而该第一电阻器的该第二端耦接至该第一低通滤波器的该第二端；以及一第一电容器，具有一第一端和一第二端，其中该第一电容器的该第一端耦接至该第一低通滤波器的该第二端，而该第一电容器的该第二端耦接至一接地电位；其中该第二低通滤波器包括：一第二电阻器，具有一第一端和一第二端，其中该第二电阻器的该第一端用于接收该反相下控制信号，而该第二电阻器的该第二端耦接至该第二低通滤波器的该第二端；以及一第二电容器，具有一第一端和一第二端，其中该第二电容器的该第一端耦接至该第二低通滤波器的该第二端，而该第二电容器的该第二端耦接至该接地电位。在一些实施例中，该适应电流源包括一相位误差消除电路，而该相位误差消除电路用于减少该上控制信号和该下控制信号之间由于该第一电流和该第二电流不匹配所造成的一相位误差。在一些实施例中，该相位误差消除电路包括：一第二与非门，具有一第一输入端、一第二输入端以及一输出端，其中该第二与非门的该第一输入端用于接收该上控制信号，而该第二与非门的该第二输入端用于接收一反相下控制信号，其中该反相下控制信号与该下控制信号具有互补的逻辑电平；以及一第二晶体管，具有一控制端、一第一端以及一第二端，其中该第二晶体管的该控制端耦接至该第二与非门的该输出端，该第二晶体管的该第一端耦接至一供应电位，而该第二晶体管的该第二端耦接至该电流供应节点。在一些实施例中，该适应电流沉包括一快速锁定电路，其中于一锁相回路的锁定过程期间，该快速锁定电路由该切换电路处汲取一电流，而一旦该锁相回路已锁定，该快速锁定电路即不再由该切换电路处汲取该电流。在一些实施例中，该快速锁定电路包括：一第三低通滤波器，具有一第一端和一第二端，其中该第三低通滤波器的该第一端用于接收该下控制信号，而该第三低通滤波器的该第二端用于输出具有已缩短脉冲宽度的该下控制信号；一第四低通滤波器，具有一第一端和一第二端，其中该第四低通滤波器的该第一端用于接收一反相上控制信号，而该第四低通滤波器的该第二端用于输出具有已缩短脉冲宽度的该反相上控制信号，其中该反相上控制信号与该上控制信号具有互补的逻辑电平；一第一与门，具有一第一输入端、一第二输入端以及一输出端，其中该第一与门的该第一输入端耦接至该第三低通滤波器的该第二端，而该第一与门的该第二输入端耦接至该第四低通滤波器的该第二端；以及一第三晶体管，具有一控制端、一第一端以及一第二端，其中该第三晶体管的该控制端耦接至该第一与门的该输出端，该第三晶体管的该第一端耦接至一接地电位，而该第三晶体管的该第二端耦接至该电流吸收节点。在一些实施例中，该第三低通滤波器包括：一第三电阻器，具有一第一端和一第二端，其中该第三电阻器的该第一端用于接收该下控制信号，而该第三电阻器的该第二端耦接至该第三低通滤波器的该第二端；以及一第三电容器，具有一第一端和一第二端，其中该第三电容器的该第一端耦接至该第三低通滤波器的该第二端，而该第三电容器的该第二端耦接至该接地电位；其中该第四低通滤波器包括：一第四电阻器，具有一第一端和一第二端，其中该第四电阻器的该第一端用于接收该反相上控制信号，而该第四电阻器的该第二端耦接至该第四低通滤波器的该第二端；以及一第四电容器，具有一第一端和一第二端，其中该第四电容器的该第一端耦接至该第四低通滤波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电荷泵，其特征在于，包括：切换电路，根据上控制信号和下控制信号于输出节点处产生输出电位，其中当该上控制信号为高电位电平时，该输出电位将上升，而当该下控制信号为高电位电平时，该输出电位将下降；固定电流源，供应第一电流至该切换电路的电流供应节点；固定电流沉，由该切换电路的电流吸收节点处汲取第二电流；适应电流源，供应第三电流至该切换电路的该电流供应节点；以及适应电流沉，由该切换电路的该电流吸收节点处汲取第四电流；其中该第三电流和该第四电流根据该上控制信号和该下控制信号而进行调整。

【技术特征摘要】
2016.04.22 US 15/135,9421.一种电荷泵，其特征在于，包括：切换电路，根据上控制信号和下控制信号于输出节点处产生输出电位，其中当该上控制信号为高电位电平时，该输出电位将上升，而当该下控制信号为高电位电平时，该输出电位将下降；固定电流源，供应第一电流至该切换电路的电流供应节点；固定电流沉，由该切换电路的电流吸收节点处汲取第二电流；适应电流源，供应第三电流至该切换电路的该电流供应节点；以及适应电流沉，由该切换电路的该电流吸收节点处汲取第四电流；其中该第三电流和该第四电流根据该上控制信号和该下控制信号而进行调整。2.根据权利要求1所述的电荷泵，其特征在于，该适应电流源包括快速锁定电路，其中于锁相回路的锁定过程期间，该快速锁定电路供应电流至该切换电路，而一旦该锁相回路已锁定，该快速锁定电路即不供应该电流至该切换电路。3.根据权利要求2所述的电荷泵，其特征在于，该快速锁定电路包括：第一低通滤波器，具有第一端和第二端，其中该第一低通滤波器的该第一端用于接收该上控制信号，而该第一低通滤波器的该第二端用于输出具有已缩短脉冲宽度的该上控制信号；第二低通滤波器，具有第一端和第二端，其中该第二低通滤波器的该第一端用于接收反相下控制信号，而该第二低通滤波器的该第二端用于输出具有已缩短脉冲宽度的该反相下控制信号，其中该反相下控制信号与该下控制信号具有互补的逻辑电平；第一与非门，具有第一输入端、第二输入端以及输出端，其中该第一与非门的该第一输入端耦接至该第一低通滤波器的该第二端，而该第一与非门的该第二输入端耦接至该第二低通滤波器的该第二端；以及第一晶体管，具有控制端、第一端以及第二端，其中该第一晶体管的该控制端耦接至该第一与非门的该输出端，该第一晶体管的该第一端耦接至供应电位，而该第一晶体管的该第二端耦接至该电流供应节点。4.根据权利要求3所述的电荷泵，其特征在于，该第一低通滤波器包括：第一电阻器，具有第一端和第二端，其中该第一电阻器的该第一端用于接收该上控制信号，而该第一电阻器的该第二端耦接至该第一低通滤波器的该第二端；以及第一电容器，具有第一端和第二端，其中该第一电容器的该第一端耦接至该第一低通滤波器的该第二端，而该第一电容器的该第二端耦接至接地电位；其中该第二低通滤波器包括：第二电阻器，具有第一端和第二端，其中该第二电阻器的该第一端用于接收该反相下控制信号，而该第二电阻器的该第二端耦接至该第二低通滤波器的该第二端；以及第二电容器，具有第一端和第二端，其中该第二电容器的该第一端耦接至该第二低通滤波器的该第二端，而该第二电容器的该第二端耦接至该接地电位。5.根据权利要求1所述的电荷泵，其特征在于，该适应电流源包括相位误差消除电路，而该相位误差消除电路用于减少该上控制信号和该下控制信号之间由于该第一电流和该第二电流不匹配所造成的相位误差。6.根据权利要求5所述的电荷泵，其特征在于，该相位误差消除电路包括：第二与非门，具有第一输入端、第二输入端以及输出端，其中该第二与非门的该第一输入端用于接收该上控制信号，而该第二与非门的该第二输入端用于接收反相下控制信号，其中该反相下控制信号与该下控制信号具有互补的逻辑电平；以及第二晶体管，具有控制端、第一端以及第二端，其中该第二晶体管的该控制端耦接至该第二与非门的该输出端，该第二晶体管的该第一端耦接至供应电位，而该第二晶体管的该第二端耦接至该电流供应节点。7.根据权利要求1所述的电荷泵，其特征在于，该适应电流沉包括快速锁定电路，其中于锁相回路的锁定过程期间，该快速锁定电路由该切换电路处汲取电流，而一旦该锁相回路已锁定，该快速锁定电路即不再由该切换电路处汲取该电流。8.根据权利要求7所述的电荷泵，其特征在于，该快速锁定电路包括：第三低通滤波器，具有第一端和第二端，其中该第三低通滤波器的该第一端用于接收该下控制信号，而该第三低通滤波器的该第二端用于输出具有已缩短脉冲宽度的该下控制信号；第四低通滤波器，具有第一端和第二端，其中该第四低通滤波器的该第一端用于接收反相上控制信号，而该第四低通滤波器的该第二端用于输出具有已缩短脉冲宽度的该反相上控制信号，其中该反相上控制信号与该上控制信号具有互补的逻辑电平；第一与门，具有第一输入端、第二输入端以及输出端，其中该第一与门的该第一输入端耦接至该第三低通滤波器的该第二端，而该第一与门的该第二输入端耦接至该第四低通滤波器的该第二端；以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永胜，
申请(专利权)人：上海兆芯集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31