本发明专利技术公开一种电荷泵电路，至少包括：充放电电路，包含充电模块与放电模块，充电模块与放电模块的中间节点与一运算放大器之一输入端相连；电流复制电路不仅复制了充电电流，且产生基准电压，其输出端与为该运算放大器之另一输入端相连，以及运算放大器电路，其输出端连接至放电电路和复制电路中的NMOS，用于控制该放电模块之放电电流与复制电路的NMOS电流相等，而复制电路的NMOS电流永远等于PMOS电流，故本发明专利技术电荷泵电路达到了降低了充电电流和放电电流的不匹配程度，同时保证电荷泵的输出的工作电压范围较大的目的。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术关于一种电荷泵电路，特别是用于锁相环电路的电荷泵电路。
技术介绍
随着集成电路技术的高速发展，锁相环(PLL)电路得到了越来越多的关注，目前锁相环电路在超大规模集成电路及片上系统中扮演着不可或缺的角色。图1是现有锁相环电路的方块图。输入参考源Fin，输出振荡信号Fout。该输入参考源Fin与一反馈信号Fback同时输入至鉴相器101进行相位或频率比较，产生对应的误差信号送入至电荷泵102，并经环路滤波器103对累积对应的电量而产生压控电压，最后由压控振荡器104根据压控电压决定工作点，并输出对应的振荡信号Fout，其中，该反馈信号Fback为该振荡信号经过分频器105产生。图2为图1中常用的第一种电荷泵电路的电路结构图。如图1所示，该电荷泵电路包括PMOS晶体管P1、NM0S晶体管Ni、以及开关K1/K2，其中开关Kl与K2之间串联在PMOS 晶体管Pl的漏极与NMOS晶体管m的漏极之间，开关Kl与K2的中间节点为电荷泵的输出， 其连接至后续的环路滤波器103输出Vt0根据图2，当鉴相器101控制使得开关Kl接通时， 此时Vt为PMOS晶体管Pl的漏极电压，漏极电压的上升造成漏极电流下降，即充电电路Iup 下降，而另外，Vt的上升对于NMOS晶体管m来说，则会造成其漏极电流的上升，即放电电流 Idn上升，其仿真图形可如图3所示，其中纵坐标为电流，横坐标为电压，可见这种电荷泵电路容易造成充电电流与放电电流不匹配，特别是当Vt小于0. 25v或大于1. 55v时，即便是 Vt的工作电压处于0. 25v-l. 55v之间，充电电流与放电电流的不匹配程度也高达5 %，无法保证后续器件很好的工作。针对上述充电电流与放电电流严重不匹配的问题，现有技术又提出了一种级联的电荷泵电路，如图4所示，这种级联的电荷泵电路包括级联的PMOS晶体管P1/P2、级联的 NMOS晶体管N1/N2以及开关K1/K2，其中PMOS晶体管P1/P2、NMOS晶体管m/N2均漏源相接，开关K1/K2串联在PMOS晶体管P2的漏极与NMOS晶体管N2的漏极之间，开关K1/K2的中间节点为电荷泵的输出，其连接至后续的环路滤波器输出Vt，图5为图4的仿真图形。可见，相比图2的电荷泵电路，这种级联的电荷泵电路的充电电流Iup与放电电流Idn匹配较好，不匹配程度仅为0.5%，但却存在如下缺点由于增加级联的管子(P2/N2)使得Vt的低值需要大于两个MOS的阈值，而Vt的高值必须低于电源电压Vcc减去两个PMOS管的阈值， 这样在同样的电源电压Vcc下，有效的Vt范围比较小(0. 3v-l. 3v)，不利于后续电路工作。 特别是对于亚微米电路，电源电压Vcc通常较低，一般仅有1. 8v，则有效的Vt范围更小，不利于后续电路工作。综上所述，可知先前技术的电荷泵电路存在充电电流与放电电流匹配程度差及为改善匹配程度导致Vt工作电压范围小的问题，因此实有必要提出改进的技术手段，来解决此一问题。
技术实现思路
为克服上述现有技术的电荷泵电路存在的充电电流与放电电流匹配程度差及为改善匹配程度导致Vt工作电压范围小的缺点，本专利技术的主要目的在于提供一种电荷泵电路，其可以达到既改善匹配程度又保证Vt工作电压具有较大范围的目的。为达上述及其它目的，本专利技术一种电荷泵电路，至少包含充放电电路，包含充电模块与放电模块，该充电模块与该放电模块的中间节点与一运算放大器电路之一输入端相连；电流复制电路，用于复制该充电模块的充电电流，并产生一基准电压，其输出端与该运算放大器电路之另一输入端相连，以为该运算放大器电路提供一基准电压；以及运算放大器电路，其输出端连接至该放电模块与该电流复制电路，用于控制该放电模块之放电电流与该电流复制电路的NMOS电流相等。进一步地，该电流复制电路包括一电流镜电路及一第二 NMOS晶体管，该电流镜电路包括一电流源以及栅极互连的第二 PMOS晶体管与第三PMOS晶体管，该第二 PMOS晶体管栅漏互连后接至该电流源，源极与该第三PMOS晶体管的源极连接至一电源电压，该第三 PMOS晶体管漏极连接至该第二 NMOS晶体管的漏极，并连接至该运算放大器电路的另一输入端，该第二 NMOS晶体管的栅极接至该运算放大器电路的输出端，源极接地。进一步地，该充电电路模块包括由一第一 PMOS晶体管与该第二 PMOS晶体管构成的镜像恒流源及第一开关，该第一 PMOS晶体管与该第二 PMOS晶体管栅极相连，源极接至该电源电压，漏极通过该第一开关接至该放电电路模块。进一步地，该放电电路模块至少包含第一 NMOS晶体管及第二开关，该第一 NMOS晶体管漏极通过该第二开关与该第一开关连接，栅极接至该运算放大器电路的输出端。进一步地，该电流复制电路的输出端接至该运算放大器电路的正输入端，该充电电路模块与该放电电路模块的中间节点接至该运算放大器电路的负输入端。进一步地，该电荷泵电路应用于锁相环电路。与现有技术相比，本专利技术电荷泵电路通过运算放大器电路的输出控制充放电电路的放电模块，进而控制放电电流的变化，降低了充电电流和放电电流的不匹配程度，使得电荷泵的充电电流和放电电流更为匹配，同时保证电荷泵的输出的工作电压范围较大。附图说明图1为现有锁相环电路的方块图；图2为现有技术中第一种电荷泵电路的电路结构图；图3为图2的电荷泵电路的仿真示意图；图4为现有技术中第二种电荷泵电路的电路结构图；图5为图4的电荷泵电路的仿真示意图；图6为本专利技术一种电荷泵电路的电路结构图；图7为本专利技术电荷泵电路的仿真示意图。具体实施例方式以下通过特定的具体实例并结合附图说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由奔说明书所揭示的内容轻易地了解本专利技术的其它优点与功效。本专利技术亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本专利技术的精神下进行各种修饰与变更。图6为本专利技术一种电荷泵电路较佳实施例的电路结构图。如图6所示，本专利技术一种电荷泵电路，包括充放电电路601、电流复制电路602以及运算放大器电路603。充放电电路601包括充电电路模块604与放电电路模块605，其中充电电路模块包括由第一 PMOS晶体管PMl与第二 PMOS晶体管PM2构成的镜像恒流源及第一开关K1，第一 PMOS晶体管与第二 PMOS晶体管PM2栅极相连，源极均接至电源电压Vcc，第二 PMOS晶体管 PM2栅漏相连后通过恒流源Il接地，第一 PMOS晶体管PMl漏极通过第一开关Kl接至放电电路模块605，放电电路模块605至少包含第一 NMOS晶体管匪1及第二开关K2，第一 NMOS 晶体管匪1漏极通过第二开关K2与第一开关Kl连接，其栅极接至运算放大器电路603的输出端，源极接地，第一开关Kl与第二开关K2的中间节点连接至环路滤波器(未示出)，并连接至运算放大器电路603的输入端。电流复制电路602，不仅用于复制充电电路模块604的充电电流，而且用于为运算放大器电路603提供一基准电压，其包括一电流镜电路及一第二 NMOS晶体管匪2，该电流镜电路包括一电流源Il以及栅极互连的第二 PMOS晶体管PM2与第三PMOS晶体管PM3，其中第二 PMOS晶体管PM2与第三PMOS晶体管PM3的栅极还本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种电荷泵电路，至少包括：充放电电路，包含充电模块与放电模块，该充电模块与该放电模块的中间节点与一运算放大器电路之一输入端相连；电流复制电路，用于复制该充电模块的充电电流，并产生一基准电压，其输出端与该运算放大器电路之另一输入端相连，以为该运算放大器电路提供一基准电压；以及运算放大器电路，其输出端连接至该放电模块与该电流复制电路，用于控制该放电模块之放电电流与该电流复制电路的ＮＭＯＳ电流相等。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴冉青，段新东，彭进忠，
申请(专利权)人：上海宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：31
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