專(zhuān)利名稱(chēng)：電荷泵電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制電路，尤指一種能夠保證輸出信號(hào)穩(wěn)定性的電荷泵電路。
背景技術(shù)：
無(wú)論是鎖相環(huán)還是延遲鎖相環(huán)，都需要對(duì)其本身的輸出信號(hào)和輸入信號(hào)之間的相位差通過(guò)鑒頻鑒相器進(jìn)行鑒別，然后用電荷泵對(duì)這個(gè)相位差進(jìn)行積分，將積分的結(jié)果以電壓變化量的形式體現(xiàn)在控制電壓中，然后用控制電壓來(lái)控制壓控振蕩器或者電壓控制延遲線(xiàn)，直到兩者之間的相位同步為止。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中鎖相環(huán)的系統(tǒng)框圖，其包括一輸入端、一與該輸入端相連的鑒頻鑒相器、一與該鑒頻鑒相器相連的電荷泵電路、一與該電荷泵電路相連的低通濾波器、一與該低通濾波器相連的壓控振蕩器、一與該壓控振蕩器相連的輸出端及一連接于該鑒頻鑒相器與該壓控振蕩器之間的分頻器?，F(xiàn)有的電荷泵電路的輸出信號(hào)往往由于正反饋現(xiàn)象而出現(xiàn)震蕩，使得電荷泵電路的輸出信號(hào)不穩(wěn)定，而進(jìn)一步影響整個(gè)鎖相環(huán)的正常工作。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上內(nèi)容，有必要提供一種能夠保證輸出信號(hào)穩(wěn)定性的電荷泵電路。一種電荷泵電路，包括一電流源、一第一輸入端、一第二輸入端、及一輸出端，所述電荷泵電路還包括一與所述第一輸入端及所述電流源相連的上電流鏡、一與所述第二輸入端及所述電流源相連的下電流鏡、一與所述上電流鏡及所述下電流鏡相連的運(yùn)算放大器及一與所述運(yùn)算放大器及所述輸出端相連的低通濾波器，所述上電流鏡為一 P型場(chǎng)效應(yīng)管集合電路，并用于產(chǎn)生一充電電流，所述下電流鏡為一 N型場(chǎng)效應(yīng)管集合電路，并用于產(chǎn)生一放電電流，所述運(yùn)算放大器的一正相輸入端與所述上電流鏡及所述下電流鏡相連，所述運(yùn)算放大器的一反相輸入端通過(guò)所述低通濾波器與所述輸出端相連，所述運(yùn)算放大器的一輸出端與所述上電流鏡相連。相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明電荷泵電路通過(guò)運(yùn)算放大器的不同連接方式，并在運(yùn)算放大器與輸出端之間連接低通濾波器來(lái)降低正反饋的反饋強(qiáng)度，消除了正反饋現(xiàn)象引起的輸出信號(hào)的震蕩，保證了電荷泵電路輸出信號(hào)的穩(wěn)定性，使得整個(gè)鎖相環(huán)可以正常工作。


圖1為現(xiàn)有的鎖相環(huán)的系統(tǒng)框圖。圖2為本發(fā)明電荷泵電路的架構(gòu)框圖。圖3為本發(fā)明電荷泵電路較佳實(shí)施方式的電路圖。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖2，本發(fā)明電荷泵電路較佳實(shí)施方式包括一電流源、一第一輸入端、一第二輸入端、一輸出端、一與該第一輸入端及該電流源相連的上電流鏡、一與該第二輸入端及該電流源相連的下電流鏡、一與該上電流鏡、該下電流鏡及該輸出端相連的運(yùn)算放大器及一連接于該運(yùn)算放大器與該輸出端之間的低通濾波器。請(qǐng)同時(shí)參閱圖2與圖3，本發(fā)明電荷泵電路較佳實(shí)施方式包括一電流源I、一第一輸入端SLWDN、一與該第一輸入端SLWDN相連的上電流鏡、一第二輸入端SPDUP、一與該第二輸入端SPDUP相連的下電流鏡、一與該上電流鏡及該下電流鏡相連的運(yùn)算放大器ΟΡΑ、一與該上電流鏡及該運(yùn)算放大器OPA相連的低通濾波器、一與該上電流鏡、該下電流鏡及該低通濾波器相連的輸出端CHOUT、一電源端AVD及一地端AVS。該上電流鏡用于產(chǎn)生一由該電源端AVD至該輸出端CHOUT的充電電流II，該下電流鏡用于產(chǎn)生一由該輸出端CHOUT至該地端AVS的放電電流12。該上電流鏡為一 P型場(chǎng)效應(yīng)管(PMOS)集合電路，其包括一第一場(chǎng)效應(yīng)管Ml、一第二場(chǎng)效應(yīng)管M2、一第三場(chǎng)效應(yīng)管M3、一第四場(chǎng)效應(yīng)管M4、一第五場(chǎng)效應(yīng)管M5及一第六場(chǎng)效應(yīng)管M6，且該第一場(chǎng)效應(yīng)管Ml、第二場(chǎng)效應(yīng)管M2、第三場(chǎng)效應(yīng)管M3、第四場(chǎng)效應(yīng)管M4、第五場(chǎng)效應(yīng)管M5及第六場(chǎng)效應(yīng)管M6均為P型場(chǎng)效應(yīng)管；該下電流鏡為一 N型場(chǎng)效應(yīng)管(NMOS) 集合電路，其包括一第七場(chǎng)效應(yīng)管M7、一第八場(chǎng)效應(yīng)管M8、一第九場(chǎng)效應(yīng)管M9、一第十場(chǎng)效應(yīng)管M10、一第十一場(chǎng)效應(yīng)管Mil、一第十二場(chǎng)效應(yīng)管M12、一第十三場(chǎng)效應(yīng)管M13及一第十四場(chǎng)效應(yīng)管M14，且該第七場(chǎng)效應(yīng)管M7、第八場(chǎng)效應(yīng)管M8、第九場(chǎng)效應(yīng)管M9、第十場(chǎng)效應(yīng)管M10、第十一場(chǎng)效應(yīng)管Mil、第十二場(chǎng)效應(yīng)管M12、第十三場(chǎng)效應(yīng)管M13及第十四場(chǎng)效應(yīng)管 M14均為N型場(chǎng)效應(yīng)管。該低通濾波器包括一電阻R1、一第一電容Cl及一第二電容C2。本發(fā)明電荷泵電路較佳實(shí)施方式的具體連接關(guān)系如下該上電流鏡與該下電流鏡通過(guò)該電流源I相連，該運(yùn)算放大器OPA連接于該上電流鏡及該下電流鏡之間。該低通濾波器連接于該運(yùn)算放大器OPA與該輸出端CHOUT之間。該第一輸入端SLWDN與該上電流鏡的第一場(chǎng)效應(yīng)管Ml的柵極相連，該第一場(chǎng)效應(yīng)管Ml的漏極與該第二場(chǎng)效應(yīng)管M2的源級(jí)相連，該第三場(chǎng)效應(yīng)管M3的漏極與該第四場(chǎng)效應(yīng)管M4的源級(jí)相連，該第五場(chǎng)效應(yīng)管M5的漏極與該第六場(chǎng)效應(yīng)管M6的源級(jí)相連。該第二輸入端SPDUP與該下電流鏡的第八場(chǎng)效應(yīng)管 M8的柵極相連，該第八場(chǎng)效應(yīng)管M8的漏極與該第七場(chǎng)效應(yīng)管M7的源級(jí)相連，該第七場(chǎng)效應(yīng)管M7的柵極與該第九場(chǎng)效應(yīng)管M9的柵極、該第十一場(chǎng)效應(yīng)管Mll的柵極、該第十三場(chǎng)效應(yīng)管M13的柵極、漏極及該電流源I的一正向端相連，該第九場(chǎng)效應(yīng)管M9的源級(jí)與該第十場(chǎng)效應(yīng)管MlO的漏極相連，該第十一場(chǎng)效應(yīng)管Mll的源級(jí)與該第十二場(chǎng)效應(yīng)管M12的漏極相連，該第十三場(chǎng)效應(yīng)管M13的源級(jí)與該第十四場(chǎng)效應(yīng)管M14的漏極相連。該運(yùn)算放大器 OPA的一正相輸入端與該上電流鏡中第四場(chǎng)效應(yīng)管M4的漏極及該下電流鏡中第九場(chǎng)效應(yīng)管M9的漏極相連，該運(yùn)算放大器OPA的一反相輸入端與該電阻Rl的一端及該第一電容Cl 的一端相連，該運(yùn)算放大器OPA的一輸出端與該第二場(chǎng)效應(yīng)管M2的柵極、該第四場(chǎng)效應(yīng)管 M4的柵極、該第六場(chǎng)效應(yīng)管M6的柵極、漏極及該第十一場(chǎng)效應(yīng)管Mll的漏極相連。該輸出端CHOUT與該第二場(chǎng)效應(yīng)管M2的漏極、該第七場(chǎng)效應(yīng)管M7的漏極、該電阻Rl的另一端及該第二電容C2的一端相連。該電源端AVD與該電流源I的一反向端、該第一場(chǎng)效應(yīng)管Ml 的源級(jí)、該第三場(chǎng)效應(yīng)管M3的源級(jí)、該第五場(chǎng)效應(yīng)管M5的源級(jí)、該第十場(chǎng)效應(yīng)管MlO的柵極、該第十二場(chǎng)效應(yīng)管M12的柵極、該第十四場(chǎng)效應(yīng)管M14的柵極、該第一電容Cl的另一端及該第二電容C2的另一端相連。該地端AVS與該第三場(chǎng)效應(yīng)管M3的柵極、該第五場(chǎng)效應(yīng)管M5的柵極、該第八場(chǎng)效應(yīng)管M8的源級(jí)、該第十場(chǎng)效應(yīng)管MlO的源級(jí)、該第十二場(chǎng)效應(yīng)管M12的源級(jí)及該第十四場(chǎng)效應(yīng)管M14的源級(jí)相連。本發(fā)明電荷泵電路較佳實(shí)施方式的工作原理如下當(dāng)該第一輸入端SLWDN輸入一低電平電壓，該第二輸入端SPDUP輸入一高電平電壓時(shí)，該第一輸入端SLWDN有效，該第一場(chǎng)效應(yīng)管Ml導(dǎo)通，該電流源I的電流通過(guò)該第一場(chǎng)效應(yīng)管Ml與該第二場(chǎng)效應(yīng)管M2流向該輸出端CH0UT，即該上電流鏡產(chǎn)生由該電源端AVD至該輸出端CHOUT的充電電流II，電荷泵電路處于充電狀態(tài)；當(dāng)該第一輸入端SLWDN輸入一高電平電壓，該第二輸入端SPDUP輸入一低電平電壓時(shí)，該第二輸入端SPDUP有效，該第八場(chǎng)效應(yīng)管M8導(dǎo)通，該輸出端CHOUT的電流通過(guò)該第七場(chǎng)效應(yīng)管M7與該第八場(chǎng)效應(yīng)管M8流向該地端AVS，即該下電流鏡產(chǎn)生由該輸出端CHOUT至該地端AVS的放電電流12，電荷泵電路處于放電狀態(tài)。在電荷泵電路充電及放電過(guò)程中，該第一場(chǎng)效應(yīng)管Ml、該第三場(chǎng)效應(yīng)管M3、該第五場(chǎng)效應(yīng)管M5、該第十場(chǎng)效應(yīng)管M10、該第十二場(chǎng)效應(yīng)管M12及該第十四場(chǎng)效應(yīng)管M14均為導(dǎo)通狀態(tài)，該第六場(chǎng)效應(yīng)管M6為該第四場(chǎng)效應(yīng)管M4與該第二場(chǎng)效應(yīng)管M2提供了一個(gè)設(shè)計(jì)需要的柵極電壓，該第十三場(chǎng)效應(yīng)管M13為該第十一場(chǎng)效應(yīng)管Mil、該第九場(chǎng)效應(yīng)管M9與該第七場(chǎng)效應(yīng)管M7提供了一個(gè)設(shè)計(jì)需要的柵極電壓。該第二場(chǎng)效應(yīng)管M2、該第四場(chǎng)效應(yīng)管M4、該第七場(chǎng)效應(yīng)管M7、該第九場(chǎng)效應(yīng)管M9及該運(yùn)算放大器OPA共同形成反饋環(huán)路，并通過(guò)負(fù)反饋保持該運(yùn)算放大器OPA的正相輸入端與負(fù)相輸入端的電壓相等，從而使得該上電流鏡產(chǎn)生的充電電流Il與該下電流鏡產(chǎn)生的放電電流12可以匹配。由于流過(guò)該第六場(chǎng)效應(yīng)管M6的電流與流過(guò)該第十一場(chǎng)效應(yīng)管Mll的電流相等，可以推出流過(guò)該第六場(chǎng)效應(yīng)管 M6的電流與流過(guò)該第十三場(chǎng)效應(yīng)管M13的電流相等，從而得出流過(guò)該第二場(chǎng)效應(yīng)管M2的電流與流過(guò)該第七場(chǎng)效應(yīng)管M7的電流相等，即充電電流Il與放電電流12相等。本發(fā)明將運(yùn)算放大器OPA的輸出端連接至由P型場(chǎng)效應(yīng)管組成的上電流鏡，將運(yùn)算放大器OPA的反相輸入端通過(guò)低通濾波器與該輸出端CHOUT相連，使得正反饋信號(hào)由輸出端CHOUT輸出后，經(jīng)過(guò)由電阻R1、第一電容Cl及第二電容C2組成的低通濾波器后，將被衰減的很小，降低了正反饋的反饋強(qiáng)度，且即使出現(xiàn)正反饋現(xiàn)象，使得輸出端CHOUT會(huì)在瞬間上升很高，經(jīng)過(guò)低通濾波器以后壓控振蕩器也只是會(huì)突然輸出很低的頻率，這對(duì)分頻器的處理不會(huì)造成問(wèn)題，另外，由于由N型場(chǎng)效應(yīng)管組成的下電流鏡的柵極電壓控制穩(wěn)定，也不會(huì)瞬間將輸出端CHOUT拉低。因此保證了輸出端CHOUT輸出信號(hào)的穩(wěn)定性。本發(fā)明電荷泵電路通過(guò)運(yùn)算放大器OPA的不同連接方式，并在運(yùn)算放大器OPA與輸出端CHOUT之間連接低通濾波器來(lái)降低正反饋的反饋強(qiáng)度，消除了正反饋現(xiàn)象引起的輸出信號(hào)的震蕩，保證了電荷泵電路輸出信號(hào)的穩(wěn)定性，使得整個(gè)鎖相環(huán)可以正常工作。
權(quán)利要求
1.一種電荷泵電路，包括一電流源、一第一輸入端、一第二輸入端、及一輸出端，其特征在于所述電荷泵電路還包括一與所述第一輸入端及所述電流源相連的上電流鏡、一與所述第二輸入端及所述電流源相連的下電流鏡、一與所述上電流鏡及所述下電流鏡相連的運(yùn)算放大器及一與所述運(yùn)算放大器及所述輸出端相連的低通濾波器，所述上電流鏡為一 P型場(chǎng)效應(yīng)管集合電路，并用于產(chǎn)生一充電電流，所述下電流鏡為一 N型場(chǎng)效應(yīng)管集合電路，并用于產(chǎn)生一放電電流，所述運(yùn)算放大器的一正相輸入端與所述上電流鏡及所述下電流鏡相連，所述運(yùn)算放大器的一反相輸入端通過(guò)所述低通濾波器與所述輸出端相連，所述運(yùn)算放大器的一輸出端與所述上電流鏡相連。
2.如權(quán)利要求1所述的電荷泵電路，其特征在于所述上電流鏡包括一第一場(chǎng)效應(yīng)管、 一第二場(chǎng)效應(yīng)管、一第三場(chǎng)效應(yīng)管、一第四場(chǎng)效應(yīng)管、一第五場(chǎng)效應(yīng)管及一第六場(chǎng)效應(yīng)管， 所述第一輸入端與所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的柵極相連，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與所述第二場(chǎng)效應(yīng)管的源級(jí)相連，所述第三場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與所述第四場(chǎng)效應(yīng)管的源級(jí)相連，所述第五場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與所述第六場(chǎng)效應(yīng)管的源級(jí)相連。
3.如權(quán)利要求2所述的電荷泵電路，其特征在于所述下電流鏡包括一第七場(chǎng)效應(yīng)管、 一第八場(chǎng)效應(yīng)管、一第九場(chǎng)效應(yīng)管、一第十場(chǎng)效應(yīng)管、一第十一場(chǎng)效應(yīng)管、一第十二場(chǎng)效應(yīng)管、一第十三場(chǎng)效應(yīng)管及一第十四場(chǎng)效應(yīng)管，所述第二輸入端與所述第八場(chǎng)效應(yīng)管的柵極相連，所述第八場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與所述第七場(chǎng)效應(yīng)管的源級(jí)相連，所述第七場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與所述第九場(chǎng)效應(yīng)管的柵極、所述第十一場(chǎng)效應(yīng)管的柵極、所述第十三場(chǎng)效應(yīng)管的柵極、 漏極及所述電流源的一正向端相連，所述第九場(chǎng)效應(yīng)管的源級(jí)與所述第十場(chǎng)效應(yīng)管的漏極相連，所述第十一場(chǎng)效應(yīng)管的源級(jí)與所述第十二場(chǎng)效應(yīng)管的漏極相連，所述第十三場(chǎng)效應(yīng)管的源級(jí)與所述第十四場(chǎng)效應(yīng)管的漏極相連。
4.如權(quán)利要求3所述的電荷泵電路，其特征在于所述低通濾波器包括一電阻、一第一電容及一第二電容，所述運(yùn)算放大器的正相輸入端與所述第四場(chǎng)效應(yīng)管的漏極及所述第九場(chǎng)效應(yīng)管的漏極相連，所述運(yùn)算放大器的反相輸入端與所述電阻的一端及所述第一電容的一端相連，所述運(yùn)算放大器的輸出端與所述第二場(chǎng)效應(yīng)管的柵極、所述第四場(chǎng)效應(yīng)管的柵極、所述第六場(chǎng)效應(yīng)管的柵極、漏極及所述第十一場(chǎng)效應(yīng)管的漏極相連。
5.如權(quán)利要求4所述的電荷泵電路，其特征在于所述輸出端與所述第二場(chǎng)效應(yīng)管的漏極、所述第七場(chǎng)效應(yīng)管的漏極、所述電阻的另一端及所述第二電容的一端相連。
6.如權(quán)利要求5所述的電荷泵電路，其特征在于所述電荷泵電路還包括一電源端，所述電源端與所述電流源的一反向端、所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的源級(jí)、所述第三場(chǎng)效應(yīng)管的源級(jí)、 所述第五場(chǎng)效應(yīng)管的源級(jí)、所述第十場(chǎng)效應(yīng)管的柵極、所述第十二場(chǎng)效應(yīng)管的柵極、所述第十四場(chǎng)效應(yīng)管的柵極、所述第一電容的另一端及所述第二電容的另一端相連。
7.如權(quán)利要求6所述的電荷泵電路，其特征在于所述電荷泵電路還包括一地端，所述地端與所述第三場(chǎng)效應(yīng)管的柵極、所述第五場(chǎng)效應(yīng)管的柵極、所述第八場(chǎng)效應(yīng)管的源級(jí)、所述第十場(chǎng)效應(yīng)管的源級(jí)、所述第十二場(chǎng)效應(yīng)管的源級(jí)及所述第十四場(chǎng)效應(yīng)管的源級(jí)相連。
全文摘要
一種電荷泵電路，包括一電流源、一第一輸入端、一第二輸入端、及一輸出端，所述電荷泵電路還包括一與所述第一輸入端及所述電流源相連的上電流鏡、一與所述第二輸入端及所述電流源相連的下電流鏡、一與所述上電流鏡及所述下電流鏡相連的運(yùn)算放大器及一與所述運(yùn)算放大器及所述輸出端相連的低通濾波器，所述上電流鏡為一P型場(chǎng)效應(yīng)管集合電路，并用于產(chǎn)生一充電電流，所述下電流鏡為一N型場(chǎng)效應(yīng)管集合電路，并用于產(chǎn)生一放電電流，所述運(yùn)算放大器的一正相輸入端與所述上電流鏡及所述下電流鏡相連，所述運(yùn)算放大器的一反相輸入端通過(guò)所述低通濾波器與所述輸出端相連，所述運(yùn)算放大器的一輸出端與所述上電流鏡相連。本發(fā)明保證了輸出信號(hào)的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)H02M3/07GK102255501SQ20111018251
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月1日
發(fā)明者唐威昀 申請(qǐng)人:四川和芯微電子股份有限公司