源端開關(guān)的電荷泵、鎖相環(huán)電路及抑制饋通效應(yīng)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子線路領(lǐng)域，具體而言，涉及一種源端開關(guān)的電荷泵、鎖相環(huán)電路及抑制饋通效應(yīng)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電荷泵是鎖相環(huán)(Phase-Locked Loop，簡(jiǎn)稱為PLL)中的一個(gè)重要模塊，其為整個(gè)環(huán)路提供無窮增益，使得PLL在鎖定時(shí)輸入和分頻器輸出之間的相位差為零，從而減小壓控振蕩器(VC0)控制信號(hào)的波動(dòng)，減少輸出雜散(Spur)。由于電荷泵的非理想性，導(dǎo)致電荷泵的充放電電流的在時(shí)間和幅度上的不匹配造成VC0上控制電壓的周期波動(dòng)，形成雜散，從而影響輸出信號(hào)的質(zhì)量。
[0003]時(shí)鐘饋通(Feedthrough)是由于電荷泵的電流源開關(guān)存在柵源和柵漏交疊電容，使得開關(guān)信號(hào)在作用到柵極的時(shí)候，也會(huì)影響電流源控制電壓或者輸出電流，此影響相當(dāng)于電荷泵充放電的電流失配，造成輸出雜散的增大。由于交疊電容是固定存在的，所以，饋通效應(yīng)很難消除，成為電荷泵設(shè)計(jì)的一個(gè)難點(diǎn)。
[0004]相關(guān)技術(shù)中，存在如下兩種電荷泵:
[0005]1、漏端開關(guān)的電荷泵:
[0006]在抑制饋通效應(yīng)時(shí)，采用與開關(guān)晶體管相同的晶體管作為啞管。圖1是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的漏端開關(guān)的電荷泵的電路示意圖，如圖1所示，開關(guān)管和啞管的柵端的時(shí)鐘是反向的，使得開關(guān)管和啞管在工作時(shí)的饋通效應(yīng)相互抵消，從而減少饋通效應(yīng)。但是，要想抵消饋通效應(yīng)，開關(guān)管和啞管必須有相同的交疊電容，即要求保證開關(guān)管工作在飽和區(qū)。另外，由于漏端開關(guān)，必然導(dǎo)致電荷泵的輸出范圍大大減小，造成VC0的增益增加和噪聲性能的惡化。
[0007]2、源端開關(guān)的電荷泵:
[0008]通常，將開關(guān)放在電流源管的源端，使得開關(guān)管的柵端距離輸出較遠(yuǎn)，以減小時(shí)鐘對(duì)輸出端的直接饋通。圖2是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的源端開關(guān)的電荷泵的電路示意圖，如圖2所示，當(dāng)時(shí)鐘作用到柵端時(shí)，電流源管的源端迅速下降，通過其柵源交疊電容使得電流源管的柵端下降，使得輸出電流減小。并且，當(dāng)在柵端退耦電容較小時(shí)，柵端電壓波動(dòng)較大，造成輸出電流波動(dòng)較大；當(dāng)柵端退耦電容較大時(shí)，柵端電壓波動(dòng)較小，其恢復(fù)到正常偏壓的時(shí)間延長，使得輸出電流長時(shí)間偏離理想值，除非此退耦電容特別大，使得柵端的電壓波動(dòng)可以忽略不計(jì)，但是，這樣大大增加的電荷泵的面積。所以，無論柵端退耦電容大小都會(huì)帶來電荷泵的充放電的電流失配，造成雜散。
[0009]可見，以上兩種方法都存在較大的折中，使其應(yīng)用受到了限制。
[0010]針對(duì)相關(guān)技術(shù)中由于交疊電容的固定存在導(dǎo)致源端開關(guān)的電荷泵的饋通效應(yīng)很難消除的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的主要目的在于提供一種源端開關(guān)的電荷泵、鎖相環(huán)電路及抑制饋通效應(yīng)的方，以至少很大程度上解決上述相關(guān)技術(shù)中由于交疊電容的固定存在導(dǎo)致源端開關(guān)的電荷泵的饋通效應(yīng)很難抑制的問題。
[0012]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了一種源端開關(guān)的電荷泵，包括:在輸出級(jí)包括一個(gè)電流源電路，上述電流源電路包括:開關(guān)管，其柵極作為上述電荷泵的開關(guān)端；電流源管，其源極與上述開關(guān)管的漏極相連以及其漏極作為上述電荷泵的輸出端；以及饋通抑制電容，設(shè)置在上述開關(guān)管的柵端和上述電流源管的柵端之間，用于抑制饋通效應(yīng)。
[0013]可選地，上述電流源電路包括一個(gè)P型電流源和一個(gè)N型電流源，其中，上述P型電流源和上述N型電流源中分別包括一個(gè)上述饋通抑制電容。
[0014]可選地，上述饋通抑制電容的容抗為預(yù)設(shè)值，其中，上述預(yù)設(shè)值上下波動(dòng)10%時(shí)，上述電流源電路的電流輸出波動(dòng)幅度小于等于第一電流閾值。
[0015]可選地，上述電流源電路中上述開關(guān)管和電流源管均由CMOS管組成。
[0016]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)方面，還提供了一種鎖相環(huán)電路，包括上述電荷泵。
[0017]可選地，上述電流源管的柵極電壓的波動(dòng)幅度小于等于第一電壓閾值。
[0018]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的又一個(gè)方面，還提供了一種使用上述電荷泵的抑制饋通效應(yīng)的方法，包括:在上述開關(guān)管的上述開關(guān)端輸入一個(gè)第一高脈沖信號(hào)時(shí)，上述開關(guān)管的漏極產(chǎn)生一個(gè)第一低脈沖信號(hào)，則與上述開關(guān)管的漏極相連的上述電流源管的柵極產(chǎn)生一個(gè)第二低脈沖信號(hào)；通過上述饋通抑制電容，上述開關(guān)管的上述開關(guān)端輸入的上述第一高脈沖信號(hào)在上述電流源管的柵極產(chǎn)生一個(gè)第二高脈沖信號(hào)，以抵消上述電流源管的柵極產(chǎn)生的上述第二低脈沖信號(hào)，抑制上述電流源的饋通效應(yīng)。
[0019]可選地，上述電流源管的柵極電壓的波動(dòng)幅度小于等于第二電壓閾值。
[0020]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的又一個(gè)方面，還提供了一種使用權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)上述電荷泵的抑制饋通效應(yīng)的方法，其特征在于，包括:在上述開關(guān)管的上述開關(guān)端輸入一個(gè)第一低脈沖信號(hào)時(shí)，上述開關(guān)管的漏極產(chǎn)生一個(gè)第一高脈沖信號(hào)，則與上述開關(guān)管的漏極相連的上述電流源管的柵極產(chǎn)生一個(gè)第二高脈沖信號(hào)；通過上述饋通抑制電容，上述開關(guān)管的上述開關(guān)端輸入的上述第一低脈沖信號(hào)在上述電流源管的柵極產(chǎn)生一個(gè)第二低脈沖信號(hào)，以抵消上述電流源管的柵極產(chǎn)生的上述第二高脈沖信號(hào)，抑制上述電流源的饋通效應(yīng)。
[0021]可選地，上述電流源管的柵極電壓的波動(dòng)幅度小于等于第三電壓閾值。
[0022]通過本發(fā)明，采用在源端開關(guān)的電荷泵中的電流源的開關(guān)管的柵端和電流源管的柵端之間設(shè)置饋通抑制電容的方式，很大程度上解決了相關(guān)技術(shù)中由于交疊電容的固定存在導(dǎo)致源端開關(guān)的電荷泵的饋通效應(yīng)很難抑制的問題，增加了電荷泵的輸出電壓范圍，抑制了饋通效應(yīng)對(duì)電荷泵的充放電電流造成的失配，提高了 PLL輸出的雜散性能。
【附圖說明】
[0023]此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0024]圖1是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的漏端開關(guān)的電荷泵的電路示意圖；
[0025]圖2是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的源端開關(guān)的電荷泵的電路示意圖；
[0026]圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的源端開關(guān)的電荷泵的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的鎖相環(huán)電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的采用方式一的抑制饋通效應(yīng)的方法流程圖；
[0029]圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的采用方式二的抑制饋通效應(yīng)的方法流程圖；
[0030]圖7是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的源端開關(guān)的電荷泵的電路示意圖；
[0031]圖8是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的輸出級(jí)電流源管的柵端電壓的示意圖；
[0032]圖9是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的輸出級(jí)的輸出電流的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下文中將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0034]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，提供了一種源端開關(guān)的電荷泵。圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的源端開關(guān)的電荷泵的電路示意圖，如圖3所示，該源端開關(guān)的電荷泵30在輸出級(jí)包括一個(gè)電流源電路32，電流源電路32包括:開關(guān)管322，其柵極作為電荷泵的開關(guān)端；電流源管324，其源極與開關(guān)管的漏極相連以及其漏極作為電荷泵的輸出端；以及饋通抑制電容326，設(shè)置在開關(guān)管的柵端和電流源管的柵端之間，用于抑制饋通效應(yīng)，以及其他元件。
[0035]可選地，在本實(shí)施例中，如圖3所示，圖中I_DN線被拉長可以但不限于表示此處不僅僅和饋通抑制電容相連。
[0036]通過上述源端開關(guān)的電荷泵30，在電流源電路32的開關(guān)管322的柵端和電流源管324的柵端之間設(shè)置饋通抑制電容326，用于抑制饋通效應(yīng)，解決了相關(guān)技術(shù)中由于交疊電容的固定存在導(dǎo)致源端開關(guān)的電荷泵的饋通效應(yīng)很難抑制的問題，增加了電荷泵的輸出電壓范圍，抑制了饋通效應(yīng)對(duì)電荷泵的充放電電流造成的失配，提高了 PLL輸出的雜散性能。
[0037]可選地，在實(shí)施過程中，源端開關(guān)的電荷泵30中的電流源電路32可以包括一個(gè)P型電流源和一個(gè)N型電流源，其中，P型電流源和N型電流源中分別包括一個(gè)饋通抑制電容326。
[0038]可選地，上述饋通抑制電容326的阻抗為預(yù)設(shè)值，其中，預(yù)設(shè)值上下波動(dòng)10%時(shí)，上述電流源電路的電流輸出波動(dòng)幅度小于等于第一電流閾值，例如，不超過2%，饋通效應(yīng)均可實(shí)現(xiàn)較好的抑制。
[0039]可選地，源端開關(guān)的電荷泵30中的電流源電路32中開關(guān)管322、電流源管324和啞管均可以由CMOS管組成。
[0040]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，還提供了一種鎖相環(huán)電路。圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的鎖相環(huán)電路的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示，該鎖相環(huán)電路40包括上述源端開關(guān)的電荷泵30。
[0041 ] 可選地，在本實(shí)施例中，在引入上述饋通抑制電容后，電流源管的柵極電壓的波動(dòng)幅度小于等于預(yù)定電壓閾值。
[0042]例如，結(jié)合圖8-9可以看出，圖8中的電流源管柵段電壓的波動(dòng)幅度在引入饋通抑制電容后降低了很多，波動(dòng)幅度從0.45-0.46(0.01)降低為0.455-0.457(0.002);從圖9可以看出，電流源管輸出電流在開關(guān)管閉合時(shí)(也即電流值約為1.0E-04時(shí))，引入饋通抑制電容后，電流基本保持在9.8E-05，而引入饋通抑制電容之前，電流會(huì)從9.0E-05逐漸上升到9.8E-05，所以電流源管輸出電流波動(dòng)在引入饋通抑制電容后降低了很多。
[0043]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，提供了一種使用上述源端開關(guān)的電荷泵30的抑制饋通效應(yīng)的方法。根據(jù)輸入脈