在供电电压（Ｖ↓［ＤＤ］）与地（ＧＮＤ）间带有极性的电荷泵，其中的第一电流源（Ｍ１）和镜象的电流复制晶体管（Ｍ２）连接，第二电流源Ｍ３和镜象电流复制晶体管（Ｍ４）连接，述及的第一电流源和第二电流源在电荷泵从地（ＧＮＤ）到供电电压（Ｖ↓［ＤＤ］）间从最小输出电压直到最大输出电压间的宽电压输出范围内分别提供正的（Ｉ↓［＋］）和负的（Ｉ↓［－］）恒定的参考电流（Ｉｒｅｆ），述及的电荷泵的特征在于其中还有第一运算放大器（ＡＯＰ１）和第二运算放大器（ＡＯＰ２），在电荷泵的输出电压大于或者小于某一个预定的阈值（Ｖｒｅｆ）时，述及的第一运算放大器（ＡＯＰ１）便为第一比较器（ＣＯＭＰ１）激活或退激活，以便迫使与第一电流源（Ｍ１）镜象的晶体管（Ｍ２）处于线性运行区或饱和区。 而述及的第二运算放大器是在电荷泵的输出电压小于或者大于述及的预定的阈值时被第二比较器（ＣＯＭＰ２）激活或者退激活的，用以迫使和第二电流源（Ｍ３）成镜象的晶体管（Ｍ４）处于线性运行区或者饱和区。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于能在地和供电电压之间提供有很宽的输出电压范围的电荷泵。
技术介绍
根据本专利技术的这种电荷泵，特别使伺服锁相环电压控制的振荡器有最大的调节范围，因此在无线电传输系统中有特别好的应用。电荷泵是在伺服锁相环中常用的一种装置，特别用在相位比较器和环路滤波器之间。伺服锁相环或PLL(即“phase locked loop”)实际上是由伺服相位振荡器以及相位比较器和相应的滤波器构成的一种装置。伺服相位振荡器是用来提供一个信号，这个信号的相位伺服于参考信号的相位。这涉及到一个压控振荡器，振荡器的输出信号被提供给相位比较器。振荡器可能出现的误差电压是用低通滤波器消除的，用以减弱可能的干扰，将这种误差电压提供到振荡器的可变元件以便消除相位差。这样，电荷泵的作用是根据相位比较器所提供的信号向环路滤波器注入或从中提取一个恒定的电流。为此，电荷泵是由一个构成镜象电流源的模块构成的，特别是其中有生成正电流的第一电流源和生成负电流的第二电流源，以能按照对称系统来控制输出电流。第一电流源是用来根据相位比较器提供的信号向环路滤波器注入恒定电流，而第二电源是用来根据相位比较器提供的信号从环路滤波器中取出恒定电流。不管环路滤波器的电压有多大，每个电流源都应该是恒定不变的。这就意味着所能够提供的电流是恒定的，其值等于在尽可能大的输出电压范围内的参考值。然而，在一些特殊的运行条件下，就会有一个问题当电荷泵的输出电压接近于电荷泵的供电电压(或地)时，构成生成正电流(或负电流)的电流源的晶体管就进入线性区，这就使电流的复制产生错误，而且输出的电流就不再保持在参考值。在欧洲专利申请号为EP0778510的专利中描述了一种用现有技术解决这个问题的方案，这种方案在于利用共阴共栅电流源，这份文献是有关能够生成在宽输出电压范围内正负电流相等的对称双向电流源。它所生成的正、负电流还和参考电流严格相等。这种采用现有技术的装置中具有共阴共栅的第一电流源和第二电流源，其中的每一个都和电流镜象耦合，以能在地和供电电压之间从最小输出电压到最大输出电压分别提供一个正的或负的恒定的参考电流。于是，这种方案提出使用具有高的内阻抗电流源，然而，增加电流源的内阻抗就使其所提供的电流随两极间的电压变化不敏感。这种对装置的输出阻抗的改善甚至可以达到所要达到的目标，即用一个共阴共栅的电流源便获得在很宽的输出电压范围内的或正或负的恒定参考电流。然而，使用共阴共栅源要求工作时的供电电压要高于使用单个电源时的供电电压。由于这样的共阴共栅源在实际上中要利用二个晶体管而不是一个，根据这份现有技术的文献，所用的最小的供电电压为3伏，这种根据现有技术妨碍了以低供电电压运行。事实上，在这种情况下，用低于前述的供电电压的低电压运行，便使电流的复制很差，因为这样不能够将晶体管置于好的运行状态，即处于饱和状态。处于饱和状态的特征是有足够大的漏极-源极电压。还有一些其它已知的不同共阴共栅电流源方案，然而在这些方案中，并未考虑到正电流源和负电流源间的电流适应性，这种正电流源和负电流源间的不适应现象便在用伺服运行方式的振荡器的输出频率中产生强的寄生振荡。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于除去前面描述的现有技术的缺陷，并由此提出一种电荷泵，这种电荷泵能够在很宽的输出电压范围内运行，在整个的输出电压范围内提供一个分别是正的或负的恒定电流，电流值等于参考电流的值，以使一个伺服锁相环的压控振荡器的调节范围最大化。为此，本专利技术在电荷泵内用一电压比较器，用来激活(或在不需要时退激活)一个由运算放大器构成的系统，这个运算放大器能够使电荷泵的输出电流取预定的参考值。更确切地说，已经看到，当电荷泵的输出电压接近供电电压(或地的电压)时，生成正电流(或负电流)的电流源晶体管便进入线性区，并由此而使电流的复制变形。第一运算放大器(或第二运算放大器)和第一比较器(或第二比较器)相联系，就能迫使生成正电流(或负电流)的与电流源镜象的晶体管和电流源的晶体管处于相同的运行状态，例如处于线性区，用以恢复电流镜象，并使输出电流保持在参考值。这就涉及到要实现一个对称转换系统，这个转换系统根据预定的阈值激活分别与正电流源或负电流源中的这个或那个相联系的一个或另一个运算放大器，当电荷泵的输出电压接近于供电电压时，两个放大器中的一个就来恢复生成正电流的电流镜的行为；而当电荷泵的输出电压接近于地的电压时，则另一个放大器就恢复生成负电流的电流反射镜的行为，这样，使得电荷泵的输出电流在尽可能大的电压范围内总是恒定，并且与参考值相等。本专利技术的方案能够获得的输出电压范围比用共阴共栅电源所获得的电压输出范围还要宽，同时还精确地控制晶体管的输出电流，使这个晶体管在生成正电流的电源(称“高”电源)和生成负电流的电源(称“低”电源)的线性方式中切换。这种方案还减小了在“高”电流源和“低”电流源间生成低输出电压和高输出电压的失配现象，并因此降低了用伺服运行方式进行的压控振荡器输出的参考频率中的寄生振荡，因为在这个方案中使用了一个完全对称的切换系统。因此，本专利技术涉及到一个在供电电压和接地电压之间有极性的电荷泵，其中有一个与复制镜象电流的晶体管相联系的第一电流源，还有一个与复制镜象电流的晶体管相联系的第二电流源。述及的第一电流源和第二电流源分别在电荷泵输出电压范围内提供正恒定参考电流或负恒定参考电流，电荷泵输出电压范围在地和供电电压间的最小输出电压直到最大的输出电压之间变化，这种电荷泵的特征在于其中还有第一运算放大器和第二运算放大器，当述及的电荷泵的输出电压变得大于或是小于预定的阈值时，述及的第一放大器便被第一比较器激活或退激活，用来迫使与第一电流源镜象的晶体管或处于线性运行区或处于饱和区。当述及的电荷泵的输出电压小于或是大于预定的阈值时，述及的第二放大器就相应地被第二比较器激活或是退激活，用来迫使与第二电流源成镜象的晶体管分别处于线性运行区或饱和区。附图说明在后面作为示例的描述中将会更清楚地看到本专利技术的别的特征和优越性，后面的描述并非是限制性的，而且要参考唯一的附图--图1，这里根据本专利技术的电荷泵的装置的电路图。具体实施例方式图1示出一个根据本专利技术的电荷泵，其中特别详细地示出了一个在供电电压VDD和地GND之间的双极性电流源。这个构成电荷泵的双向电流源是根据CMOS(英格兰-撒克逊语“Complementary Metal OxydeSemieonductor”的缩写)技术实现的。述及的电荷泵中有一条第一支路，它是由一个连成二极管的P型MOS晶体管M9、生成参考电流Iref的电流源1，以及接成二极管的N型MOS晶体管M10串联构成的。电荷泵中的第二条支路是由第一MOS晶体管M8，第二MOS晶体管M11以及它们之间的结点2、还有第三个电流复制MOS晶体管M2串联而成。晶体管M2和构成正电流源的MOS晶体管M1构成镜象。于是，晶体管M8的源极接地GND，而它的栅极和第一条支路中的接成二极管的MOS晶体管M10的栅极相接。晶体管M2的源极和供电电压VDD相接，其漏极和晶体管M11的源极相接。晶体管M8和M11的漏极都接在它们之间的结点2上，晶体管11的栅极的极性或为供电电压VDD，或为地GND。第三条支路是由第一MOS晶体管M7，第二MOS晶体管M1本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：温森特·德索蒂奥克斯，
申请(专利权)人：阿尔卡塔尔公司，
类型：发明
国别省市：
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