專利名稱：一種低電荷注入電荷泵及低電荷注入的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及模擬電荷泵電路領域，具體涉及在鎖相環(huán)等高速低噪通信電路中應用的一種低電荷注入電荷泵電路。
背景技術：
電荷泵(Charge Pump)作為一種基本電路單元，廣泛應用于鎖相環(huán)等系統(tǒng)電路中。通常，一個鎖相環(huán)(PLL)電路包括一個鑒頻鑒相器(PFD)，一個電荷泵(CP)和環(huán)路濾波器(LPF)和一個壓控振蕩器(VCO)，如圖I所示。鑒相器檢測輸入的參考時鐘信號(CKMf)與壓控振蕩器輸出時鐘信號(CKtjut)之間的相位差產(chǎn)生充電(UP)和放電(DN)信號。電荷泵根據(jù)鑒相器的輸出結果來對環(huán)路濾波器進行充電和放電，壓控振蕩器隨環(huán)路 濾波器上的電壓(VC)的變化而改變輸出時鐘的頻率。整個電路形成反饋結構，當PFD檢測到參考時鐘的頻率和相位大于反饋時鐘時，產(chǎn)生UP信號，UP信號控制電荷泵和環(huán)路濾波器使VC電壓上升并導致輸出時鐘頻率增加；當PI7D檢測到參考時鐘的頻率和相位小于反饋時鐘時，產(chǎn)生DN信號，DN信號控制電荷泵和環(huán)路濾波器使VC電壓下降并導致輸出時鐘頻率減??；當參考時鐘與反饋時鐘同步時，沒有UP和DN信號產(chǎn)生，VC電壓維持不變，整個系統(tǒng)穩(wěn)定。電荷泵一般通過開關切換電流源和電流漏到輸出節(jié)點，節(jié)點上的輸出電壓由累積的電荷決定。如圖2所示為一種常見的電荷泵電路結構，該電荷泵電路包括電流源Ip、電流漏In、上拉信號(UP)控制的開關Sp、下拉信號控制的開關Sn和電容電阻(RC)環(huán)路濾波器LP。電流源Ip的兩端分別連接電源和開關Sp，而電流漏In的兩端連接地和開關Sn。當上拉信號有效時，開關Sp閉合，允許電源經(jīng)電流源Ip對輸出節(jié)點(VC)充電，VC電壓上升。當下拉信號有效時，開關Sn閉合，允許輸出節(jié)點經(jīng)過電流漏In到地放電，VC電壓下降。RC環(huán)路濾波器連接到輸出節(jié)點VC，用來調節(jié)電壓變化的速率。由于模擬電路中開關通常采用MOS管來實現(xiàn)，且開關Sp通常采用PMOS管來實現(xiàn)，開關Sn通常采用NMOS管來實現(xiàn)。當開關Sp閉合時，即對應PMOS管為導通狀態(tài)時，該PMOS管源漏極之間的溝道存在電荷。當開關斷開時，即對應PMOS管為截止狀態(tài)時，溝道電荷會通過源端和漏端流出，其一部分電荷流向電流源Ip，另一部分電荷流向輸出端VC。同樣的，當開關Sn閉合時，即對應NMOS管為導通狀態(tài)時，該NMOS管源漏極之間的溝道存在電荷；當開關斷開時，即對應NMOS管為截止狀態(tài)時，溝道電荷會通過源端和漏端流出，其一部分電荷流向電流漏In，另一部分電荷流向輸出端VC。這種現(xiàn)象稱為溝道電荷注入(ChannelCharge Injection),會引起VC電壓不必要的波動,VC電壓控制壓控振蕩器,其電壓的波動轉化為VCO輸出時鐘信號的相位抖動(Jitter)，導致PLL性能的下降。另一方面，如圖2所示電路中，開關Sp和Sn均靠近輸出端VC，因此由于饋通效應，即開關的閉合和斷開的跳變信號通過寄生電容耦合到輸出端VC會對輸出端形成干擾，使輸出電壓產(chǎn)生紋波。因此需要一種改進的電荷泵來解決開關切換引起的電荷注入對輸出電壓的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例提供了一種低電荷注入電荷泵，包括一電流源Ip和一電流漏In直接連接于電荷泵輸出節(jié)點VC兩側；電流源Ip另一端通過開關Sp連接到電源，電流漏In另一端通過開關Sn連接至 地；電流源Ip與開關Sp的連接點pi通過串聯(lián)開關Spl、Sp2連接到地；電流漏In與開關Sn的連接點p2通過串聯(lián)開關Snl、Sn2連接到電源；其中，開關Sp2的控制信號比開關Sp的控制信號延遲At時間，開關Spl的控制信號與開關Sp的控制信號相反；開關Sn2的控制信號比開關Sn的控制信號延遲At時間，開關Snl的控制信號與開關Sn的控制信號相反。所述電流源Ip通過PMOS管Mp2實現(xiàn)，所述電流漏In通過NMOS管Mn2實現(xiàn)，所述開關Sp、開關SpI、開關Sp2分別通過PMOS管MpI、PMOS管Mp3、PMOS管Mp4實現(xiàn)，所述開關Sn、開關Snl、開關Sn2分別通過NMOS管Mnl、NMOS管Mn3、NMOS管Mn4實現(xiàn)；所述開關Sp2的控制信號比開關Sp的控制信號延遲Λ t時間和所述開關Spl的控制信號與開關Sp的控制信號相反的實現(xiàn)電路為一控制信號UP經(jīng)一傳輸門后控制PMOS管Mpl的柵極，經(jīng)一級反相器INVl后控制PMOS管Mp3的柵極，經(jīng)兩級反相器INVl和INV2后控制PMOS管Mp4的柵極；所述開關Sn2的控制信號比開關Sn的控制信號延遲Λ t時間，開關Snl的控制信號與開關Sn的控制信號相反的實現(xiàn)電路為一控制信號DN經(jīng)另一傳輸門TG2后控制NMOS管Mnl的柵極，經(jīng)一級反相器INV3后控制NMOS管Mn3的柵極，經(jīng)兩級反相器INV3和INV4后控制NMOS管Mn4的柵極。所述傳輸門TGl和反相器INVl的延時相等，所述傳輸門TG2和反相器INV3的延時相等。另外，在第二種實施方式中，所述電流源Ip通過PMOS管Mp2實現(xiàn)，所述電流漏In通過NMOS管Mn2實現(xiàn)，所述開關Sp、開關Sp I、開關Sp2分別通過PMOS管Mp I、NMOS管Mn5、NMOS管Mn6實現(xiàn)，所述開關Sn、開關Snl、開關Sn2分別通過NMOS管MnUPMOS管Mp5、PM0S管Mp6實現(xiàn)；所述開關Sp2的控制信號比開關Sp的控制信號延遲At時間的實現(xiàn)電路為在PMOS管Mpl和NMOS管Mn6的柵極信號之間增加一反相器INV2 ;所述開關Sn2的控制信號比開關Sn的控制信號延遲Λ t時間的實現(xiàn)電路為在NMOS管Mnl和PMOS管Mp6的柵極信號之間增加一反相器INV4。所述開關Sp2的控制信號比開關Sp的控制信號延遲Λ t時間的實現(xiàn)電路還可為在PMOS管Mpl和NMOS管Mn6的柵極信號之間增加奇數(shù)個反相器；所述開關Sn2的控制信號比開關Sn的控制信號延遲Λ t時間的實現(xiàn)電路還可為在NMOS管Mnl和PMOS管Mp6的柵極信號之間增加奇數(shù)個反相器。本發(fā)明還基于上述低電荷注入電荷泵電路提出了的一種低電荷注入的方法，該方法包括如下步驟將電荷泵開關管從電流源與輸出節(jié)點移至電流源與電源電壓之間；將電荷泵開關管從電流漏與輸出節(jié)點移至電流漏與接地端之間；在電荷泵充電開關管和電流源之間增加一電荷釋放支路，該電荷釋放支路當電荷泵充電時處于斷開狀態(tài)，當電荷泵停止充電的初始時間內(nèi)處于導通狀態(tài)，當電荷泵充電開關管產(chǎn)生的溝道電荷釋放結束后，該電荷釋放支路處于斷開狀態(tài)；帶電荷泵放電開關管和電流漏之間增加一電荷釋放支路，該電荷釋放支路當電荷泵放電時處于斷開狀態(tài)，當電荷泵停止放電的初始時間內(nèi)處于導通狀態(tài)，當電荷泵放電開關管產(chǎn)生的溝道電荷釋放結束后，該電荷釋放支路處于斷開狀態(tài)。其中，所述初始時間是可設置的，滿足將電荷泵充電開關管和放電開關管產(chǎn)生的溝道電荷釋放掉。本發(fā)明實施例中通過將開關從電流源(漏)與輸出節(jié)點之間移到電流源(漏)到電源(地)之間，來減少開關信號切換對輸出節(jié)點的影響，并通過控制電流源(漏)源極電壓的方式，來實現(xiàn)電流源(漏)的關斷和開啟，同時在關斷瞬間提供一條臨時通路來釋放開關溝道電荷，加快電流源(漏)的關斷速度，同時減少電荷注入對電荷泵輸出的影響。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I是現(xiàn)有技術中鎖相環(huán)(PLL)的常用結構圖；圖2是現(xiàn)有技術中一種傳統(tǒng)的電荷泵具體實施電路圖；圖3是本發(fā)明具體實施方式
中一種低電荷注入電荷泵系統(tǒng)結構圖；圖4是本發(fā)明具體實施方式
中圖3所示電荷泵電路中各個開關信號關系示意圖；圖5是本發(fā)明具體實施方式
中低電荷注入電荷泵的一具體實施電路圖；圖6是本發(fā)明具體實施方式
中低電荷注入電荷泵的另一具體實施電路圖；圖7是本發(fā)明具體實施方式
中低電荷注入電荷泵的第三具體實施電路圖。
具體實施例方式本發(fā)明實施例提供一種低電荷注入電荷泵電路。以下結合附圖，對本發(fā)明專利的具體實施方式
分別進行詳細說明。如圖3所示為本發(fā)明具體實施方式
中一種低電荷注入電荷泵電路結構圖，該電路結構包括一電流源Ip和一電流漏In直接連接于電荷泵輸出節(jié)點VC兩側，VC的電壓與其上累積的電荷相關，隨其充放電荷而變化。電流源Ip另一端通過開關Sp連接到電源，電流漏In另一端通過開關Sn連接至地。同時，電流源Ip與開關Sp的連接點pi通過串聯(lián)開關Spl、Sp2連接到地；電流漏In與開關Sn的連接點p2通過串聯(lián)開關Snl、Sn2連接到電源。開關 Sp、Spl、Sp2、Sn、Snl、Sn2 的控制信號依次為 UP、UPB, UPD, DN、DNB, DND，其中如圖 4所示為上述六個開關信號的關系示意圖，其中UPB為UP取反，UPD為UP延時Λ t,DNB為DN取反，DND為DN延時At。當控制信號為“on”時對應開關的“開”或“導通”，當控制信號為“off”時對應開關的“關”或“截止”。電荷泵的工作模式為當UP為“on”時，開關Sp導通、開關Spl截止，電源經(jīng)電流源Ip對輸出節(jié)點VC充電荷，充電速度與電流源Ip的電流值相等。當UP由“on”轉到“off”時,開關Sp截止,Spl導通，Sp2此時也處于導通狀態(tài),開關Sp的溝道電荷的一部分Qcl流向電源，另一部分Qc2經(jīng)Spl、Sp2流向地端，經(jīng)過一段時間At后，開關Sp2截止。相對的，當DN為“on”時，開關Sn導通，Snl截止，輸出節(jié)點VC經(jīng)電流漏In對地釋放電荷,放電速度等于In的電流值。當DN由“on”轉到“off ”時,開關Sn截止，Snl導通，Sn2此時也處于導通狀態(tài)，開關Sn的溝道電荷的一部分Qc4流向地端，另一部分Qc3經(jīng)Snl、Sn2流向電源，經(jīng)過一段時間Λ t后，開關Sn2截止。以下針對圖5至圖7對圖3所示系統(tǒng)結構的具體實施方式
進行詳細說明。實施例一如圖5所示為本發(fā)明圖3所示系統(tǒng)結構的一種具體實施電路圖，通過P型金屬氧化物半導體管(PMOS)和N型金屬氧化物半導體管(NMOS)實現(xiàn)開關功能，該電路包括PMOS管 Mpl、Mp2、Mp3、Mp4，NM0S 管 Mnl、Mn2、Mn3、Mn4，兩個傳輸門 TGl 和 TG2，四個反相器 INV1、INV2、INV3、INV4,以及電源VDD和地端GND，其中Mpl管的源極連接到電源(VDD)，Mpl管的漏極連接到Mp2管的源極同時連接到Mp3管的源極，Mp3管的漏極連接到Mp4管的源極 ，Mp4管的漏極接地GND。UP信號經(jīng)一傳輸門TGl后連接Mpl管的柵極，同時UP信號經(jīng)一反相器INVl后連接Mp3管的柵極，經(jīng)兩級反相器INVl和INV2后連接Mp4的柵極；PM0S管Mp2管的柵極接偏置電壓VBP，其漏極接輸出節(jié)點VC ；Mnl管的源極連接到地端GND，Mnl管的漏極連接到Mn2管的源極同時連接到Mn3管的源極，Mn3管的漏極連接到Mn4管的源極，Mn4管的漏極接電源VDD ;DN信號經(jīng)一傳輸門TG2后接Mnl管的柵極，同時DN信號經(jīng)一反相器INV3后接Mn3管的柵極，DN信號經(jīng)兩級反相器后接Mn4管的柵極；Mn2管的柵極接偏置電壓VBN，其漏極接輸出節(jié)點W。該圖5所示電路中，Mpl管、Mp3管、Mp4管、Mnl管Mn3、Mn4管均為開關管，且圖5所示具體電路與圖3所示系統(tǒng)結構的對應關系具體為Mpl管作為開關Sp、Mp3管作為開關Spl、Mp4管作為開關Sp2、Mnl作為開關Sn、Mn3管作為開關Snl、Mn4管作為開關Sn2。另外，作為本領域的公知常識，PMOS開關管的柵極電平為低時導通為高時截止，NMOS開關管與之相反，柵極電壓為高時導通、為低時截止；且MOS開關管導通時，其源漏端壓降為零，截止時其源漏端開路。另外，電流源和電流漏作為兩端器件，其電流與端電壓無關。通常來說電流源的一端接電源，其電流從另一端流出，電流漏的一端接地，其電流從另一端流入。用MOS實現(xiàn)一個電流源的通常方法為一個工作在飽和區(qū)、源端接電源的PMOS管，調節(jié)PMOS管的柵源電壓可以獲得不同的電流。用MOS實現(xiàn)一個電流漏的通常方法為一個工作在飽和區(qū)、源端接地的NMOS管，調節(jié)NMOS管的柵源電壓可以獲得不同的電流。如圖5所示電路中，當UP信號為低電平(on信號)時，則Mpl管導通，Mp3管截止，Mp4管導通，但由于反向器INV2的延時作用，Mpl管和Mp4管的導通時間存在時間間隔Λ t，且Λ t等于反相器INV2的延時。當電路正常工作時，Mp2管處于飽和狀態(tài)，其漏電流作為電流源電流。因此Mp2管的柵極電壓Vbp與閾值電壓Vt和電流源所需的電流大小相關。當Mpl管導通，Mp4管未導通時，由于Mpl管導通，則Mp2管的柵源電壓等于“VDD-VBP”大于Vt，Mp2管從電源抽取電流在其漏極輸出，使輸出節(jié)點VC電壓逐步上升。同時開關管Mpl的溝道下累積電荷Qc，當UP信號由高電平轉換至低電平(on轉換至off)時，則Mpl管截止，Mn3管導通，Mn4管在開始的Λ t時間內(nèi)還處于導通狀態(tài)，則節(jié)點pi經(jīng)Mn3管和Mn4管至地泄放電荷，使節(jié)點pi電壓逐漸下降，同時Mpl管溝道累積的電荷一部分經(jīng)Mp3和Mp4管泄放至地。經(jīng)At時間后，Mp4管截止，且pi點電壓下降使Mp2管的柵源電壓小于Vt，Mp2管截止，Mp2輸出電流為零。值得注意的是，反相器INVl的延時和傳輸門TGl的延時相等，滿足Mpl管和Mp3管的狀態(tài)同時改變。相對的，當DN信號為高電平(on)時，Mnl管導通，Mn3管截止，Mn4管延遲Atl時間后導通，則節(jié)點nl電壓等于地電壓(零)，Mn2管的柵源電壓等于“VBN”大于Vt，Mn2管的漏極到地形成電流通路，輸出節(jié)點VC對地放電，使VC電壓逐步下降。同時開關管Mnl的溝道下累積電荷Qc。當DN信號從高電平變換到低電平時(on變換到off)，Mnl管截止，Mn3管導通，Mn4管此時還處于導通狀態(tài)，存在一條從電源經(jīng)Mn3管、Mn4管到節(jié)點nl的低阻抗通路，則Mnl管溝道累積的電荷Qc —部分從其漏極經(jīng)Mn3、Mn4到電源釋放。經(jīng)過一段時間 Atl后，DN信號的變化到達Mn4的柵極，使得Mn4截止。此時節(jié)點nl的電壓上升到高于“VBN-Vt”，即Mn2的柵源電壓小于Vt，Mn2管截止，輸出電流為零。其中，Atl時間即反相器INV4的延遲時間。因此，調節(jié)反相器INV2和INV4的延遲時間，則可以控制At和Atl的大小，使Mpl管和Mnl管累積的溝道電荷能夠得到恰當?shù)男狗?，不會因泄放時間過長而導致輸出電壓VC受影響，或因泄放時間過短而導致降低溝道電荷注入影響的效果減弱。需要說明的是，開關Mp4、Mn4截止引起的溝道電荷注入不會影響電荷泵輸出端，因為此時，電流源Mp2、Mn2截止，電荷注入pl、nl節(jié)點會使pi節(jié)點電壓稍微提高，nl的電壓稍微降低，不會影響電流源Mp2、Mn2的截止狀態(tài)。因此，設置適當?shù)姆聪嗥鲄?shù)，即得到適當?shù)姆聪嗥餮訒r，從而可以有效消除溝道電荷注入給電荷泵輸出電壓帶來的影響。實施例二如圖6所示為本發(fā)明具體實施方式
中低電荷注入電荷泵的另一具體實施電路圖；與圖5所示具體實施電路圖的區(qū)別在于，利用PMOS管和NMOS管的區(qū)別，去掉兩組反相器，同時去掉意在保證信號一致的傳輸門。因此，該電路包括4個PMOS管Mpl、Mp2、Mp5、Mp6，4個匪03管胞1、] 112、]\1115、]\1116，兩個反相器 INV2 和 INV4，其中 Mpl 管、Mp2 管、Mnl 管、Mn2管的連接方式與圖5所示電路相同，Mpl管的柵極直接連UP信號，Mp2管和Mn2管的柵極與圖5所示電路相同，分別連接VBP和VBN，Mn5管和Mn6管串聯(lián)，Mn5管的柵極直接連接UP信號，UP信號經(jīng)反相器INV2后連接Mn6管的柵極；Mp5管和Mp6管串聯(lián)，Mp5管的柵極直接連接DN信號，DN信號經(jīng)反相器INV4后連接Mp6管的柵極。圖6所示電路和圖5所示電路的工作原理相同，當UP信號為低電平時，電荷泵處于充電狀態(tài)，即Mpl管導通，Mn5管截止，由Mn5管和Mn6管組成的泄放支路斷開，當UP信號為高電平的Λ t時間內(nèi)，Mnl管截止，Mn5管導通，Mn6管也導通，則pi節(jié)點、Mn5管、Mn6管與電源之間形成一條泄放支路，使Mpl管積累的溝道電荷得到泄放，控制反相器INV2的延時，使經(jīng)At時間后，Mn6管截止，而輸出電壓VC不會因為溝道電荷的注入而產(chǎn)生干擾。同理，當DN信號為高電平時，電荷泵處于放電狀態(tài)，即Mnl導通，Mp5截止，由Mp5管和Mp6管組成的泄放支路斷開；當DN信號為低電平時，電荷泵停止放電，在開始的Atl時間內(nèi)，Mp5管和Mp6管均處于導通狀態(tài),則Mnl管上積累的電荷經(jīng)Mp5管和Mp6管泄放至電源電壓，控制反相器INV4的延時,經(jīng)Atl時間后,得到穩(wěn)定和不受干擾的輸出電壓VC。所述電路結構簡單，且通過控制反相器的延時，可以很好地降低開關管溝道電荷注入造成的影響，得到更加穩(wěn)定的輸出電壓VC。實施例三如圖7所示為本發(fā)明具體實施方式
中低電荷注入電荷泵的另一具體實施電路圖；該電路與圖6所示電路的唯一區(qū)別是UP信號經(jīng)串聯(lián)的反相器INV5、INV6、INV2后再連接至Mn6管的柵極，DN信號經(jīng)串聯(lián)的反相器INV7、INV8、INV4后再連接至Mp6管的柵極，采用反相器串代替反相器的目的是獲得較大的At的調節(jié)范圍，即獲得較大的溝道電荷泄放時間調節(jié)范圍。值得注意的是，本實施例所示電路中反相器串的個數(shù)不局限于圖7所示電路的3個反相器，還可以采用η個反相器的方法來實現(xiàn)，從而獲得更大的At調節(jié)范圍，其中η為 基數(shù)。另外，除了在圖6所示電路的基礎上將反相器改為反相器串，還可在圖5所示電路的基礎上，同樣將反相器INV2改為反相器INV5、INV6、INV2的串聯(lián)電路，將反相器INV4改為反相器INV7、INV8、INV4的串聯(lián)電路，同樣，反相器串中反相器的個數(shù)也不局限于3個，還可為任意的奇數(shù)個反相器。本發(fā)明所示的電荷泵電路，通過將開關從電流源(漏)與輸出節(jié)點之間移到電流源(漏)到電源地之間，來減少開關信號切換對輸出節(jié)點的影響，并通過控制電流源(漏)源極電壓的方式，來實現(xiàn)電流源(漏)的關斷和開啟，同時在關斷瞬間提供一條臨時通路來釋放開關溝道電荷，加快電流源(漏)的關斷速度，同時減少電荷注入對電荷泵輸出的影響，從而得到更加穩(wěn)定的電荷泵輸出電壓?；谏鲜鰣D5至圖7的任一低電荷注入電荷泵電路，本發(fā)明還提出了一種低電荷注入的方法，該方法包括如下步驟將電荷泵開關管從電流源與輸出節(jié)點移至電流源與電源電壓之間；將電荷泵開關管從電流漏與輸出節(jié)點移至電流漏與接地端之間；在電荷泵充電開關管和電流源之間增加一電荷釋放支路，該電荷釋放支路當電荷泵充電時處于斷開狀態(tài)，當電荷泵停止充電的初始時間內(nèi)處于導通狀態(tài)，當電荷泵充電開關管產(chǎn)生的溝道電荷釋放結束后，該電荷釋放支路處于斷開狀態(tài)；帶電荷泵放電開關管和電流漏之間增加一電荷釋放支路，該電荷釋放支路當電荷泵放電時處于斷開狀態(tài)，當電荷泵停止放電的初始時間內(nèi)處于導通狀態(tài)，當電荷泵放電開關管產(chǎn)生的溝道電荷釋放結束后，該電荷釋放支路處于斷開狀態(tài)；其中，所述初始時間是可設置的，滿足將電荷泵充電開關管和放電開關管產(chǎn)生的溝道電荷釋放掉。本領域普通技術人員可以理解實現(xiàn)上述實施例方法中的全部或部分流程，是可以通過計算機程序來指令相關的硬件來完成，所述的程序可存儲于一計算機可讀取存儲介質中，該程序在執(zhí)行時，可包括如上述各方法的實施例的流程。其中，所述的存儲介質可為磁碟、光盤、只讀存儲記憶體(Read-Only Memory, ROM)或隨機存儲記憶體(Random AccessMemory, RAM)等。以上對本發(fā)明實施例進行了詳細介紹，本文中應用了具體實施方式
對本發(fā)明進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及設備；同時，對于本領域的一般技術人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式
及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應理解為對本發(fā)明的限制?！?br> 權利要求
1.一種低電荷注入電荷泵，其特征在于，包括一電流源Ip和一電流漏In直接連接于電荷泵輸出節(jié)點VC兩側；電流源Ip另一端通過開關Sp連接到電源，電流漏In另一端通過開關Sn連接至地；電流源Ip與開關Sp的連接點pi通過串聯(lián)開關Spl、Sp2連接到地；電流漏In與開關Sn的連接點p2通過串聯(lián)開關Snl、Sn2連接到電源；其中，開關Sp2的控制信號比開關Sp的控制信號延遲Λ t時間，開關Spl的控制信號與開關Sp的控制信號相反；開關Sn2的控制信號比開關Sn的控制信號延遲At時間，開關Snl的控制信號與開關Sn的控制信號相反。
2.根據(jù)權利要求I所述的低電荷注入電荷泵，其特征在于，所述電流源Ip通過PMOS管Mp2實現(xiàn)，所述電流漏In通過NMOS管Mn2實現(xiàn)，所述開關Sp、開關Spl、開關Sp2分別通過PMOS管MpI、PMOS管Mp3、PMOS管Mp4實現(xiàn)，所述開關Sn、開關Snl、開關Sn2分別通過NMOS管 Mnl、NMOS 管 Mn3、NMOS 管 Mn4 實現(xiàn)； 所述開關Sp2的控制信號比開關Sp的控制信號延遲Λ t時間和所述開關Spl的控制信號與開關Sp的控制信號相反的實現(xiàn)電路為一控制信號UP經(jīng)一傳輸門后控制PMOS管Mpl的柵極，經(jīng)一級反相器INVl后控制PMOS管Mp3的柵極，經(jīng)兩級反相器INVl和INV2后控制PMOS管Mp4的柵極； 所述開關Sn2的控制信號比開關Sn的控制信號延遲Λ t時間，開關Snl的控制信號與開關Sn的控制信號相反的實現(xiàn)電路為一控制信號DN經(jīng)另一傳輸門TG2后控制NMOS管Mnl的柵極，經(jīng)一級反相器INV3后控制NMOS管Mn3的柵極，經(jīng)兩級反相器INV3和INV4后控制NMOS管Mn4的柵極。
3.根據(jù)權利要求2所述的低電荷注入電荷泵，其特征在于，所述傳輸門TGl和反相器INVl的延時相等，所述傳輸門TG2和反相器INV3的延時相等。
4.根據(jù)權利要求I所述的低電荷注入電荷泵，其特征在于，所述電流源Ip通過PMOS管Mp2實現(xiàn)，所述電流漏In通過NMOS管Mn2實現(xiàn)，所述開關Sp、開關Spl、開關Sp2分別通過PMOS管MpI、NMOS管Mn5、NMOS管Mn6實現(xiàn)，所述開關Sn、開關Snl、開關Sn2分別通過NMOS管 Mnl、PMOS 管 Mp5、PMOS 管 Mp6 實現(xiàn)； 所述開關Sp2的控制信號比開關Sp的控制信號延遲At時間的實現(xiàn)電路為在PMOS管Mpl和NMOS管Mn6的柵極信號之間增加一反相器INV2 ;所述開關Sn2的控制信號比開關Sn的控制信號延遲Λ t時間的實現(xiàn)電路為在NMOS管Mnl和PMOS管Mp6的柵極信號之間增加一反相器INV4。
5.根據(jù)權利要求4所述的低電荷注入電荷泵，其特征在于，所述開關Sp2的控制信號比開關Sp的控制信號延遲Λ t時間的實現(xiàn)電路還可為在PMOS管Mpl和NMOS管Mn6的柵極信號之間增加奇數(shù)個反相器； 所述開關Sn2的控制信號比開關Sn的控制信號延遲At時間的實現(xiàn)電路還可為在NMOS管Mnl和PMOS管Mp6的柵極信號之間增加奇數(shù)個反相器。
6.根據(jù)權利要求I所述低電荷注入電荷泵電路的一種低電荷注入的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟 將電荷泵開關管從電流源與輸出節(jié)點移至電流源與電源電壓之間； 將電荷泵開關管從電流漏與輸出節(jié)點移至電流漏與接地端之間； 在電荷泵充電開關管和電流源之間增加一電荷釋放支路，該電荷釋放支路當電荷泵充電時處于斷開狀態(tài)，當電荷泵停止充電的初始時間內(nèi)處于導通狀態(tài)，當電荷泵充電開關管產(chǎn)生的溝道電荷釋放結束后，該電荷釋放支路處于斷開狀態(tài)； 帶電荷泵放電開關管和電流漏之間增加一電荷釋放支路，該電荷釋放支路當電荷泵放電時處于斷開狀態(tài)，當電荷泵停止放電的初始時間內(nèi)處于導通狀態(tài)，當電荷泵放電開關管產(chǎn)生的溝道電荷釋放結束后，該電荷釋放支路處于斷開狀態(tài)。
7.根據(jù)權利要求6所述的一種低電荷注入的方法，其特征在于，所述初始時間是可設置的，滿足將電荷泵充電開關管和放電開關管產(chǎn)生的溝道電荷釋放掉。
全文摘要
本發(fā)明實施例公開了一種低電荷注入電荷泵，包括一電流源Ip和一電流漏In直接連接于電荷泵輸出節(jié)點VC兩側；電流源Ip另一端通過開關Sp連接到電源，電流漏In另一端通過開關Sn連接至地；電流源Ip與開關Sp的連接點p1通過串聯(lián)開關Sp1、Sp2連接到地；電流漏In與開關Sn的連接點p2通過串聯(lián)開關Sn1、Sn2連接到電源?；谠撾娐罚景l(fā)明還提出了一種低電荷注入的方法，本發(fā)明電路及方法通過在關斷瞬間提供一條臨時通路來釋放開關溝道電荷，加快電流源(漏)的關斷速度，同時減少電荷注入對電荷泵輸出的影響。
文檔編號H02M3/07GK102957316SQ20111025560
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月31日 優(yōu)先權日2011年8月31日
發(fā)明者方尚俠, 周生明, 馬芝 申請人:深圳艾科創(chuàng)新微電子有限公司, 深圳集成電路設計產(chǎn)業(yè)化基地管理中心