一种用于锁相环的电荷泵制造技术

本发明专利技术公开了一种用于锁相环的电荷泵，涉及新一代信息技术，针对现有技术中电荷泵功耗高的问题提出本方案。本发明专利技术技术是通过令平衡电路中传输门的控制信号超前于充放电支路中传输门的控制信号实现。进一步改善电流失配问题，还通过差分输出运算放大器的正相输出端控制充电支路及平衡电路的充电部分；通过所述差分输出运算放大器的反相输出端控制放电支路及平衡电路的放电部分。优点在于，在信号周期大部分时间内整个电路处于关闭状态，节省功耗。还改善了电荷泵的输出电流匹配性能。耗。还改善了电荷泵的输出电流匹配性能。耗。还改善了电荷泵的输出电流匹配性能。

【技术实现步骤摘要】
一种用于锁相环的电荷泵


本专利技术涉及新一代信息技术，尤其涉及一种用于锁相环的电荷泵。

技术介绍

常见的锁相环电荷泵架构如图1所示，由偏置电路给充放电支路提供偏置电压。充放电支路上的开关采用传输门，使开关管开关时引入的时钟溃通效应相互抵消。其中第一PMOS管P1和第一传输门G1组成充电支路，第一NMOS管N1和第三传输门G3组成放电支路。接在四个传输门之间的运放和第二传输门G2、第四传输门G4组成平衡电路用于平衡充放电的电压。在充放电电压平衡电路中，第一传输门G1和第三传输门G3关闭时，第二传输门G2和第四传输门G4打开。相反，第二传输门G2和第四传输门G4关闭时，第一传输门G1和第三传输门G3打开。由于平衡电路和充放电路中对应的传输门控制信号互为反相，因此基于第一PMOS管P1和第一NMOS管N1构成的整个通路在整个周期中都处于导通状态，消耗了大量功耗。同时由于晶体管沟道长度调制效应的存在，充放电支路无法精准复制偏置电路的电流，导致充电电路与放电电路的失配。与本专利技术接近的技术方案提供如下：
[0001]一种应用于锁相环中的高性能电荷泵，CN110830036A；
[0002]一种用于锁相环的单运算放大器电荷泵电路CN113708621A；
[0003]用于锁相环的电荷泵电路，CN114978158A。

技术实现思路

本专利技术目的在于提供一种用于锁相环的电荷泵，解决功耗大的问题。本专利技术中所述一种用于锁相环的电荷泵，平衡电路中传输门的控制信号超前于充放电支路中传输门的控制信号。可选的，平衡电路中传输门的控制信号和充放电支路中传输门的控制信号均为脉冲信号。进一步地，为了解决失配的问题，通过差分输出运算放大器的正相输出端控制充电支路及平衡电路的充电部分；通过所述差分输出运算放大器的反相输出端控制放电支路及平衡电路的放电部分。具体地，所述一种用于锁相环的电荷泵，包括偏置电路、匹配电路、充电支路、放电支路以及平衡电路；所述的偏置电路用于分别输出充电偏置电压和放电偏置电压；所述的匹配电路包括第四PMOS管、第五PMOS管、第一运算放大器、第五NMOS管和第四NMOS管；第四PMOS管源极连接VDD，第四PMOS管栅极连接充电偏置电压，第四PMOS管漏极连接第五PMOS管源极；第五PMOS管栅极连接第一运算放大器正相输出端，第五PMOS管漏极连接第一运算放大器正相输入端及第五NMOS管漏极，第五NMOS管栅极连接第一运算放大器
反相输出端，第五NMOS管源极连接第四NMOS管漏极，第四NMOS管栅极连接放电偏置电压，第四NMOS管源极接地；所述的充电支路包括第一PMOS管、第一传输门和第二PMOS管；第一PMOS管源极连接VDD，第一PMOS管栅极连接充电偏置电压，第一PMOS管漏极串接第一传输门后连接第二PMOS管源极，第二PMOS管栅极连接第一运算放大器正相输出端，第二PMOS管漏极连接第一运算放大器反相输入端，同时第二PMOS管漏接也为电荷泵的输出端；所述的放电支路包括第一NMOS管、第三传输门和第二NMOS管；第二NMOS管漏极连接第一运算放大器反相输入端，第二NMOS管栅极连接第一运算放大器反相输出端，第二NMOS管漏极串接第三传输门后连接第一NMOS管漏极，第一NMOS管栅极连接放电偏置电压，第一NMOS管源极接地；所述的平衡电路包括第二传输门、第三PMOS管、第二运算放大器、第三NMOS管和第四传输门；第三PMOS管源极串接第二传输门后连接第一PMOS管漏极，第三PMOS管栅极连接第一运算放大器正相输出端，第三PMOS管漏极连接第二运算放大器输出端，第二运算放大器正相输入端连接第二PMOS管漏极，第二运算放大器反相输入端与第二运算放大器输出端共点后连接第三NMOS管漏极，第三NMOS管栅极连接第一运算放大器反相输出端，第三NMOS管源极串接第四传输门后连接第一NMOS管漏极；所述第一传输门由充电控制信号及其反相信号控制开关状态，所述第二传输门由充电控制信号的超前信号及超前信号的反相信号控制开关状态，所述第三传输门由放电控制信号及其反相信号控制开关状态，所述第四传输门由放电控制信号的超前信号及超前信号的反相信号控制开关状态。本专利技术中所述一种用于锁相环的电荷泵，其优点在于，在信号周期大部分时间内整个电路处于关闭状态，节省功耗。还改善了电荷泵的输出电流匹配性能。
附图说明
图1是现有技术中电荷泵的结构示意图。图2是本专利技术中所述电荷泵的结构示意图。图3是本专利技术中所述电荷泵的信号时序示意图。图4是本专利技术中所述超前电路的结构示意图。附图标记：G1至G4
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第一传输门至第四传输门；P1至P5
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第一PMOS管至第五PMOS管；N1至N5
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第一NMOS管至第五NMOS管；OPA1
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第一运算放大器、OPA2
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第二运算放大器；UP
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充电控制信号、UPF
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充电控制信号的超前信号、DN
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放电控制信号、DNF
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放电控制信号的超前信号、V1是偏置电路输出的充电偏置电压，V2是偏置电路输出的放电偏置电压。
具体实施方式
如图2所示，本专利技术中所述一种用于锁相环的电荷泵包括偏置电路、匹配电路、充电支路、放电支路以及平衡电路。所述的偏置电路用于分别输出充电偏置电压和放电偏置电压。所述的匹配电路包括第四PMOS管P4、第五PMOS管P5、第一运算放大器OPA1、第五NMOS管N5和第四NMOS管N4。第四PMOS管P4源极连接VDD，第四PMOS管P4栅极连接充电偏置电压，第四PMOS管P4漏极连接第五PMOS管P5源极。第五PMOS管P5栅极连接第一运算放大器OPA1正相输出端，第五PMOS管P5漏极连接第一运算放大器OPA1正相输入端及第五NMOS管N5漏极，第五NMOS管N5栅极连接第一运算放大器OPA1反相输出端，第五NMOS管N5源极连接第四NMOS管N4漏极，第四NMOS管N4栅极连接放电偏置电压，第四NMOS管N4源极接地。所述的充电支路包括第一PMOS管P1、第一传输门G1和第二PMOS管P2。第一PMOS管P1源极连接VDD，第一PMOS管P1栅极连接充电偏置电压，第一PMOS管P1漏极串接第一传输门G1后连接第二PMOS管P2源极，第二PMOS管P2栅极连接第一运算放大器OPA1正相输出端，第二PMOS管P2漏极连接第一运算放大器OPA1反相输入端，同时第二PMOS管P2漏接也为电荷泵的输出端。所述的放电支路包括第一NMOS管N1、第三传输门G3和第二NMOS管N2。第二NMOS管N2漏极连接第一运算放大器OPA1反相输入端，第二NMOS管N2栅极连接第一运算放大器OPA1反相输出端，第二NMOS管N2漏极串接第三传输门G3后连接第一NMOS管N1漏极，第一NMOS管N1栅极连接放电偏置电压，第一NMOS管N1源极接地。所述的平衡电路包括第二传输门G2、第三PMOS管P3、第二运算放大器OPA2、第三NMOS管N3和第四本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于锁相环的电荷泵，其特征在于，平衡电路中传输门的控制信号超前于充放电支路中传输门的控制信号。2.根据权利要求1所述一种用于锁相环的电荷泵，其特征在于，平衡电路中传输门的控制信号和充放电支路中传输门的控制信号均为脉冲信号。3.根据权利要求1所述一种用于锁相环的电荷泵，其特征在于，通过差分输出运算放大器的正相输出端控制充电支路及平衡电路的充电部分；通过所述差分输出运算放大器的反相输出端控制放电支路及平衡电路的放电部分。4.根据权利要求3所述一种用于锁相环的电荷泵，其特征在于，包括偏置电路、匹配电路、充电支路、放电支路以及平衡电路；所述的偏置电路用于分别输出充电偏置电压和放电偏置电压；所述的匹配电路包括第四PMOS管、第五PMOS管、第一运算放大器、第五NMOS管和第四NMOS管；第四PMOS管源极连接VDD，第四PMOS管栅极连接充电偏置电压，第四PMOS管漏极连接第五PMOS管源极；第五PMOS管栅极连接第一运算放大器正相输出端，第五PMOS管漏极连接第一运算放大器正相输入端及第五NMOS管漏极，第五NMOS管栅极连接第一运算放大器反相输出端，第五NMOS管源极连接第四NMOS管漏极，第四NMOS管栅极连接放电偏置电压，第四NMOS管源极接地；所述的充电支路包括第一PMOS管、第一传输门和第二PMOS管；第一PMOS管源极连接VDD，第一PMOS管栅极连接充电偏置电压，第一P...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺小勇，邓云天，陈振骐，陈润，李斌，吴朝晖，
申请(专利权)人：深圳市纽瑞芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：