电荷泵电路和锁相环制造技术

本实用新型专利技术涉及一种电荷泵电路和锁相环。该电路包括依次电连接的启动模块、偏置模块、电流镜模块、充放电反馈控制模块和充放电匹配模块。启动模块用于启动偏置模块。偏置模块用于产生恒定的偏置电流并输出至电流镜模块。电流镜模块用于接收偏置电流，并对偏置电流进行放大分两路输出。充放电反馈控制模块，用于检测电荷泵的输出电压并根据输出电压反馈控制充放电匹配模块中的充电电流或放电电流，抑制充电电流与放电电流的失配。充放电匹配模块用于接收外部充电控制信号或放电控制信号，对电荷泵的输出负载充电或放电。上述电荷泵电路无需运算放大器，就能在较宽输出电压范围内保持充电电流和放电电流的匹配，电路结构简单且能工作在较高的频率。

【技术实现步骤摘要】
电荷泵电路和锁相环
本技术涉及集成电路
，特别是涉及低压宽输出范围的电荷泵电路和锁相环。
技术介绍
作为现代无线通信系统应用中最流行的一种频率合成器结构，锁相环(PhaseLockedLoop，PLL)可以完成信号的调制和解调，时钟恢复，以及为混频器和无线接收器的载波恢复产生本振信号。而电荷泵锁相环(ChargePumpPhase-lockedLoop，CP-PLL)更是因为其高速度、低噪声等特点，成为现今最普遍的一种锁相环电路。电荷泵(ChargePump，CP)电路在电荷泵锁相环中起着非常重要的作用，其主要功能是把来自鉴频鉴相器(PhaseFrequencyDetector，PFD)的UP和DN脉冲数字信号，通过低通滤波器(LoopFilter，LPF)转换为模拟的电压信号，该信号控制压控振荡器(VoltageControlOscillator，VCO)的振荡频率。因此，电荷泵电路对整个锁相环环路的特性有着非常重要的影响。传统的实现电荷泵电路充电电流和放电电流匹配的电路结构中，采用运算放大器电路来钳制不同结点间的电压，这不但增加了电路的复杂度，还给电路整体的稳定性带来了一定的隐患。同时若要实现较大的输出电压摆幅，运算放大器的结构还需要实现轨到轨的输入输出特性，进一步增加了运算放大器的设计难度。而且，对于低压工作的运算放大器，其工作频率范围往往较低，不能适用于高频领域。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种无需提供额外的运算放大器，就能实现在较宽输出电压范围内电荷泵充电电流和放电电流的匹配，且电路结构简单的电荷泵电路。一种电荷泵电路，包括依次电连接的启动模块、偏置模块、电流镜模块、充放电反馈控制模块和充放电匹配模块；其中，所述启动模块用于启动所述偏置模块；所述偏置模块用于产生恒定的偏置电流并输出至所述电流镜模块；所述电流镜模块用于接收所述偏置电流，并对所述偏置电流进行放大分两路输出；所述充放电反馈控制模块，用于检测电荷泵的输出电压，并根据所述输出电压反馈控制所述充放电匹配模块中的充电电流或放电电流，抑制所述充电电流与放电电流的失配；所述充放电匹配模块用于接收外部充电控制信号或放电控制信号，对电荷泵的输出负载充电或放电。在其中一个实施例中，所述启动模块包括晶体管M1、M2和M3；其中，晶体管M1和晶体管M3构成反相器，晶体管M1、晶体管M2的源极与电源端连接，晶体管M1的漏极与晶体管M2的栅极连接后与晶体管M3的漏极连接；晶体管M1的栅极与晶体管M3的栅极连接，晶体管M3的源极接地；晶体管M1的栅极、晶体管M2的漏极分别与所述偏置模块连接。在其中一个实施例中，所述偏置模块包括晶体管M4、M5、M6、M7、M8、M9和M10；其中，晶体管M4的源极、晶体管M5的源极、晶体管M10的源极均与电源端连接；晶体管M4的栅极与晶体管M5的栅极连接；晶体管M4的漏极分别与晶体管M4的栅极、所述启动模块、晶体管M6的漏极、晶体管M10的栅极连接；晶体管M5的漏极分别与晶体管M7的漏极、晶体管M7的栅极连接；晶体管M6的栅极与晶体管M7的栅极连接；晶体管M6的源极与晶体管M8的漏极连接；晶体管M7的源极分别与晶体管M9的漏极、晶体管M9的栅极、所述启动模块连接；晶体管M8的源极、晶体管M9的源极均接地；晶体管M10的漏极与电流镜像电路连接。在其中一个实施例中，所述偏置模块还包括电阻R1、R2和R3，其中，晶体管M8的源极经电阻R1接地；电阻R2、R3并联接地且均为电阻R1的伪电阻。在其中一个实施例中，所述电流镜模块包括晶体管M11、M12、M13、M14、M15、M16、M17、M18、M19；其中，晶体管M11的源极、晶体管M12的源极、晶体管M15的源极、晶体管M16的源极、晶体管M17的源极均接地；晶体管M13的源极、晶体管M14的源极、晶体管M18的源极、晶体管M19的源极均与电源端连接；晶体管M11的漏极分别与晶体管M11的栅极、所述偏置模块连接；晶体管M11的栅极与晶体管M12的栅极连接；晶体管M12的漏极分别与晶体管M13的漏极、晶体管M13的栅极连接；晶体管M13的栅极与晶体管M14的栅极连接；晶体管M14的漏极分别与晶体管M15的漏极、晶体管M15的栅极、晶体管M17的栅极连接；晶体管M15的栅极与晶体管M16的栅极连接；晶体管M16的漏极分别与晶体管M18的漏极、晶体管M18的栅极连接；晶体管M18的栅极与晶体管M18的栅极连接；晶体管M17的漏极、晶体管M19的漏极分别与充放电匹配模块连接。在其中一个实施例中，所述充放电匹配模块包括充电单元和放电单元；其中，所述充电电路接收所述电流镜模块的一路输出的偏置模块，并根据所述充电控制信号输出充电电流，对电荷泵的输出负载充电；所述放电电路接收所述电流镜模块的另一路输出的偏置模块，并根据所述放电控制信号输出放电电流，对电荷泵的输出负载放电。在其中一个实施例中，所述充电单元包括晶体管M20、M21、M22、M23和M24；其中，晶体管M20的源极、晶体管M21的漏极和源极、晶体管M22的源极均与电源端连接；晶体管M20的栅极接地，晶体管M20的漏极分别与晶体管M23的源极、充放电反馈控制模块连接；晶体管M21的栅极分别与晶体管M23的栅极、晶体管M24的栅极连接；晶体管M22的栅极接收所述充电控制信号连接，晶体管M22的漏极与晶体管M24的源极连接；晶体管M23的漏极分别与晶体管M23的栅极、所述电流镜模块连接；晶体管M24的漏极与电荷泵的输出负载连接。所述放电单元包括晶体管M25、M26、M27、M28和M29；其中，晶体管M25的漏极分别与晶体管M25的栅极、所述电流镜模块连接；晶体管M25的栅极分别与晶体管M25的漏极、晶体管M26的栅极、晶体管M28的栅极连接；晶体管M25的源极分别与晶体管M27的漏极、所述充放电反馈控制模块连接；晶体管M26的漏极与电荷泵的输出负载连接，晶体管M26的源极与晶体管M29的漏极连接；晶体管M27的栅极与电源端连接，晶体管M27的源极、晶体管M28的源极、漏极、晶体管M29的源极均接地；晶体管M29的栅极接收所述放电控制信号。在其中一个实施例中，所述充放电反馈控制模块包括充电反馈单元和放电反馈单元；所述充电反馈单元分别与所述充电单元、电荷泵的输出负载连接；所述充电反馈单元用于检测电荷泵的输出电压，并根据所述输出电压反馈控制所述放电单元输出的放电电流，抑制所述充电电流与放电电流的失配；所述放电反馈单元分别与所述放电单元、电荷泵的输出负载连接；所述放电反馈单元用于检测电荷泵的输出电压，并根据所述输出电压反馈控制所述充电单元输出的充电电流，抑制所述充电电流与放电电流的失配。在其中一个实施例中，所述充电反馈单元包括晶体管M30，所述放电反馈单元包括晶体管M31；其中，晶体管M30的源极与电源端连接，晶体管M30的漏极与所述充电单元连接，晶体管M30的栅极与电荷泵的输出负载连接；晶体管M31的源极接地，晶体管M31的漏极与所述放电电单元连接，晶体管M31的栅极与电荷泵的输出负载连接。上述电荷泵电路，包括依次电连接的启动模块、偏置模块、电流镜模块、充放电反馈控制模块和充放电匹配模块。通过充电反馈电路根据检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电荷泵电路，其特征在于，包括依次电连接的启动模块、偏置模块、电流镜模块、充放电反馈控制模块和充放电匹配模块；其中，所述启动模块用于启动所述偏置模块；所述偏置模块用于产生恒定的偏置电流并输出至所述电流镜模块；所述电流镜模块用于接收所述偏置电流，并对所述偏置电流进行放大分两路输出；所述充放电反馈控制模块，用于检测电荷泵的输出电压，并根据所述输出电压反馈控制所述充放电匹配模块中的充电电流或放电电流，抑制所述充电电流与放电电流的失配；所述充放电匹配模块用于接收外部充电控制信号或放电控制信号，对电荷泵的输出负载充电或放电。

【技术特征摘要】
1.一种电荷泵电路，其特征在于，包括依次电连接的启动模块、偏置模块、电流镜模块、充放电反馈控制模块和充放电匹配模块；其中，所述启动模块用于启动所述偏置模块；所述偏置模块用于产生恒定的偏置电流并输出至所述电流镜模块；所述电流镜模块用于接收所述偏置电流，并对所述偏置电流进行放大分两路输出；所述充放电反馈控制模块，用于检测电荷泵的输出电压，并根据所述输出电压反馈控制所述充放电匹配模块中的充电电流或放电电流，抑制所述充电电流与放电电流的失配；所述充放电匹配模块用于接收外部充电控制信号或放电控制信号，对电荷泵的输出负载充电或放电。2.根据权利要求1所述的电荷泵电路，其特征在于，所述启动模块包括晶体管M1、M2和M3；其中，晶体管M1和晶体管M3构成反相器，晶体管M1、晶体管M2的源极与电源端连接，晶体管M1的漏极与晶体管M2的栅极连接后与晶体管M3的漏极连接；晶体管M1的栅极与晶体管M3的栅极连接，晶体管M3的源极接地；晶体管M1的栅极、晶体管M2的漏极分别与所述偏置模块连接。3.根据权利要求1所述的电荷泵电路，其特征在于，所述偏置模块包括晶体管M4、M5、M6、M7、M8、M9和M10；其中，晶体管M4的源极、晶体管M5的源极、晶体管M10的源极均与电源端连接；晶体管M4的栅极与晶体管M5的栅极连接；晶体管M4的漏极分别与晶体管M4的栅极、所述启动模块、晶体管M6的漏极、晶体管M10的栅极连接；晶体管M5的漏极分别与晶体管M7的漏极、晶体管M7的栅极连接；晶体管M6的栅极与晶体管M7的栅极连接；晶体管M6的源极与晶体管M8的漏极连接；晶体管M7的源极分别与晶体管M9的漏极、晶体管M9的栅极、所述启动模块连接；晶体管M8的源极、晶体管M9的源极均接地；晶体管M10的漏极与电流镜像电路连接。4.根据权利要求3所述的电荷泵电路，其特征在于，所述偏置模块还包括电阻R1、R2和R3，其中，晶体管M8的源极经电阻R1接地；电阻R2、R3并联接地且均为电阻R1的伪电阻。5.根据权利要求1所述的电荷泵电路，其特征在于，所述电流镜模块包括晶体管M11、M12、M13、M14、M15、M16、M17、M18、M19；其中，晶体管M11的源极、晶体管M12的源极、晶体管M15的源极、晶体管M16的源极、晶体管M17的源极均接地；晶体管M13的源极、晶体管M14的源极、晶体管M18的源极、晶体管M19的源极均与电源端连接；晶体管M11的漏极分别与晶体管M11的栅极、所述偏置模块连接；晶体管M11的栅极与晶体管M12的栅极连接；晶体管M12的漏极分别与晶体管M13的漏极、晶体管M13的栅极连接；晶体管M13的栅极与晶体管M14的栅极连接；晶体管M14的漏极分别与晶体管M15的漏极、晶体管M15的栅极、晶体管M17的栅极连接；晶体管M15的栅极与晶体管M16的栅极连接；晶体管M16的漏极分别与晶体管M18的漏极...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁庆，周海峰，
申请(专利权)人：深圳市华讯方舟微电子科技有限公司，华讯方舟科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44