电荷泵电路制造技术

本发明专利技术公开了一种电荷泵电路，用于锁相环系统中，其特包括电流产生单元与消除单元，所述电流产生单元包括若干场效应管，外部两开关信号及两偏置电压输入至所述电流产生单元，所述电流产生单元根据两开关信号的电平高低而为所述电荷泵产生充放电电流，所述消除单元与所述电流产生单元连接，以将所述电流产生单元中的场效应管释放的电荷释放至地。本发明专利技术的电荷泵电路消除了电荷馈通效应与电荷注入效应，进一步提高了输出电压的精准度。

Charge pump circuit

The invention discloses a charge pump circuit for a phase-locked loop system, which in particular comprises a current generating unit and a cancellation unit. The current generating unit comprises a number of field effect transistors, two external switching signals and two bias voltages which are input to the current generating unit according to the level of the two switching signals. A charge and discharge current is generated for the charge pump high or low, and the elimination unit is connected with the current generation unit to release the charge released by the FET in the current generation unit to the ground. The charge pump circuit eliminates the charge feed-through effect and the charge injection effect, and further improves the precision of the output voltage.

【技术实现步骤摘要】
电荷泵电路
本专利技术涉及集成电路领域，更具体地涉及一种可用于锁相环系统的电荷泵电路。
技术介绍
电荷泵电路是目前主流的模拟锁相环结构的重要组成部分之一，它的存在可以使得锁相环能够同时实现对频率和相位的锁定。现有技术的电荷泵电路结构如图1所示，其由P型MOS管M1、M2，N型MOS管M3、M4,电阻R1,电容C1所构成。MOS管M1,M4的栅极分别接固定偏置电压Vb1,Vb2，而偏置电压Vb1,Vb2通常可由电流镜结构镜像得到，它们使得MOS管M1,M4工作在饱和区时，流经MOS管M1,M2的漏极的电流大小均为一固定值Icp，即可以认为MOS管M1和M4为电流大小等于Icp的直流电流源。MOS管M2,M3充当开关的作用，当MOS管M2，M3的栅极电压Sw1,Sw2均为低电平时，MOS管M2导通，MOS管M3关断,MOS管M1的漏极电流Icp通过MOS管M2和电阻R1对电容C1充电，节点Vc电位增加。当Sw1,Sw2均为高电平时，MOS管M2关断，MOS管M3导通，电容C1在MOS管M2的漏极电流Icp的作用下放电，节点Vc电位降低。当Sw1为高电平，Sw2为低电平时，MOS管M2,M3均关断，节点Vc电位保持不变。当Sw1为低电平，Sw2为高电平时，MOS管M2,M3均导通，流经MOS管M1的电流Icp会直接通过MOS管M4,不会进入电容C1，从而节点Vc电位保持不变。而在锁相环系统中，Sw1,Sw2的高低电平状态受鉴频鉴相器所控制，当锁相环输出相位滞后时，Sw1，Sw2均为低，使得电容C1被充电，提高节点Vc的电压,增加压控振荡器VCO输出频率(假设VCO的输出频率随节点Vc电压的增加而增加)，从而提高锁相环输出相位。同理，当锁相环输出相位超前时，Sw1,Sw2均为高，使得电容C1被放电，降低节点Vc的电压，降低VCO输出频率，减少锁相环输出相位。当锁相环在相位锁定状态时,Sw1为高，Sw2为低，节点Vc电压保持不变，从而一直保持在锁定状态。而电阻R1是在锁相环系统的传输函数中引入一个零点，使得系统的稳定性更好。但是在现有技术的电荷泵电路中，开关管的M2,M3在关断的一瞬间，储存在其沟道中的电荷会被释放到MOS管M2,M3的两端，其中一部分会被注入电容C1，使得电荷泵输出电压Vc产生误差，产生电荷注入效应；另外，由于MOS管M2,M3漏极寄生电容的存在，信号Sw1,Sw2会通过漏极寄生电容耦合到节点Vc处，使得电荷泵输出电压Vc产生误差，而产生电荷馈通效应；再有，当锁相环系统需要较小的环路带宽的时候，通常需要此电荷泵采用较大的电容C1和电阻R1，但在集成电路工艺中，较大的电容或电阻会占据大量的芯片面积，增加芯片的制造成本。因此，有必要提供一种避免电荷馈通和电荷注入效应的改进的电荷泵电路来克服上述缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电荷泵电路，本专利技术的电荷泵电路消除了电荷馈通效应与电荷注入效应，进一步提高了输出电压的精准度。为实现上述目的，本专利技术提供了一种电荷泵电路，用于锁相环系统中，其特包括电流产生单元与消除单元，所述电流产生单元包括若干场效应管，外部两开关信号及两偏置电压输入至所述电流产生单元，所述电流产生单元根据两开关信号的电平高低而为所述电荷泵产生充放电电流，所述消除单元与所述电流产生单元连接，以将所述电流产生单元中的场效应管释放的电荷释放至地。较佳地，所述消除单元包括第一消除单元与第二消除单元，所述第一消除单元与第二消除单元均与所述电流产生单元连接；所述第一消除单元将所述电流产生单元中的场效应管释放的正电荷释放至地，所述第二消除单元将所述电流产生单元中的场效应管释放的负电荷释放至地。较佳地，所述电流产生单元包括第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管、第五场效应管、第六场效应管、第七场效应管及第八场效应管；外部一开关信号输入至所述第一场效应管与第五场效应管的栅极，所述第一场效应管与第五场效应管的源极与外部电源连接，所述第一场效应管的漏极与第二场效应管的源极连接，所述第五场效应管的漏极与第六场效应管的源极连接，外部一偏置电压输入至所述第二场效应管与第六场效应管的栅极；外部另一偏置电压输入至所述第三场效应管与第七场效应管的栅极，所述第三场效应管的漏极与第二场效应管的漏极连接，并输出所述电荷泵的输出电压；所述第七场效应管的漏极与第六场效应管的漏极连接，所述第三场效应管的源极与第四场效应管的漏极连接，所述第七场效应管的源极与第八场效应管的漏极连接，外部另一开关信号输入所述第四场效应管与第八场效应管的栅极，所述第四场效应管与第八场效应管的源极均接地。较佳地，所述第一消除单元包括第九场效应管、第十场效应管、第十一场效应管、第十二场效应管、第一电阻及第一电容；外部一开关信号输入至所述第九场效应管、第十一场效应管、第十二场效应管的栅极，所述第九场效应管的漏极与所述第一场效应管的漏极连接，其源极与所述第十场效应管的漏极连接，所述第十场效应管的源极接地，其栅极与第一电阻、第一电容的一端共同连接，所述第一电容的另一端接地；所述第十一场效应管的源极与外部电源连接，所述第十一场效应管、第十二场效应管的漏极与所述第一电阻的另一端共同连接，所述第十二场效应管的源极接地。较佳地，所述第二消除单元包括第十三场效应管、第十四场效应管、第十五场效应管、第十六场效应管、第二电阻及第二电容；外部另一开关信号输入至所述第十四场效应管、第十五场效应管、第十六场效应管的栅极，所述第十三场效应管、第十五场效应管的源极均与外部电源连接，所述第十三场效应管的漏极与所述第十四场效应管的源极连接，其栅极与第二电阻、第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端接地；所述第十四场效应管的漏极与第三场效应管的源极连接，所述第十五场效应管、第十六场效应管的漏极与所述第二电阻的另一端共同连接，所述第十六场效应管的源极接地。较佳地，所述电荷泵电路还包括倍增单元，所述倍增单元与所述电流产生单元连接，以降低所述电流产生单元输出端的电阻值及电容值。较佳地，所述倍增单元包括第三电阻、第三电容及运算放大器，所述第三电阻的一端与所述第三场效应管的漏极连接，所述第三电阻的另一端与所述运算放大器的反相输入端、输出端共同连接，所述第三电容一端与所述第七场效应管的漏极、运算放大器的正相输入端共同连接，所述第三电容的另一端接地。较佳地，所述第一场效应管与第五场效应管为P型场效应管，所述第四场效应管与第八场效应管为N型场效应管。与现有技术相比，本专利技术的电荷泵电路，通过所述电流产生单元有效地消除了电荷馈通效应对其输出电压的影响，同时，通过所述消除单元消除了电荷注入效应对对其输出电压的影响，因此，提高了电荷泵电路输出电压的精度，使得电荷泵电路的使用更加稳定可靠；另外，通过所述倍增单元使得且整个电荷泵电路所使用的电阻及电容的值都很小，大大地减小了其占用的面积，也进一步减小了整个电荷泵电路在集成电路芯片中所占用的面积，提高了芯片的集成度。通过以下的描述并结合附图，本专利技术将变得更加清晰，这些附图用于解释本专利技术的实施例。附图说明图1为现有技术的电荷泵电路的结构图。图2为本专利技术的电荷泵电路的结构图。具体实施方式现在参考附图描述本专利技术的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电荷泵电路，用于锁相环系统中，其特征在于，包括电流产生单元与消除单元，所述电流产生单元包括若干场效应管，外部两开关信号及两偏置电压输入至所述电流产生单元，所述电流产生单元根据两开关信号的电平高低而为所述电荷泵产生充放电电流，所述消除单元与所述电流产生单元连接，以将所述电流产生单元中的场效应管释放的电荷释放至地。

【技术特征摘要】
1.一种电荷泵电路，用于锁相环系统中，其特征在于，包括电流产生单元与消除单元，所述电流产生单元包括若干场效应管，外部两开关信号及两偏置电压输入至所述电流产生单元，所述电流产生单元根据两开关信号的电平高低而为所述电荷泵产生充放电电流，所述消除单元与所述电流产生单元连接，以将所述电流产生单元中的场效应管释放的电荷释放至地。2.如权利要求1所述的电荷泵电路，其特征在于，所述消除单元包括第一消除单元与第二消除单元，所述第一消除单元与第二消除单元均与所述电流产生单元连接；所述第一消除单元将所述电流产生单元中的场效应管释放的正电荷释放至地，所述第二消除单元将所述电流产生单元中的场效应管释放的负电荷释放至地。3.如权利要求2所述的电荷泵电路，其特征在于，所述电流产生单元包括第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管、第五场效应管、第六场效应管、第七场效应管及第八场效应管；外部一开关信号输入至所述第一场效应管与第五场效应管的栅极，所述第一场效应管与第五场效应管的源极与外部电源连接，所述第一场效应管的漏极与第二场效应管的源极连接，所述第五场效应管的漏极与第六场效应管的源极连接，外部一偏置电压输入至所述第二场效应管与第六场效应管的栅极；外部另一偏置电压输入至所述第三场效应管与第七场效应管的栅极，所述第三场效应管的漏极与第二场效应管的漏极连接，并输出所述电荷泵的输出电压；所述第七场效应管的漏极与第六场效应管的漏极连接，所述第三场效应管的源极与第四场效应管的漏极连接，所述第七场效应管的源极与第八场效应管的漏极连接，外部另一开关信号输入所述第四场效应管与第八场效应管的栅极，所述第四场效应管与第八场效应管的源极均接地。4.如权利要求3所述的电荷泵电路，其特征在于，所述第一消除单元包括第九场效应管、第十场效应管、第十一场效应管、第十二场效应管、第一电阻及第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：何力，
申请(专利权)人：四川和芯微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51