[发明专利]频率合成器及其中使用的电荷泵电路

说明书

技术领域

本发明是有关频率合成器及使用于该合成器的电荷泵电路，尤其是，有关对在频率合成器的电荷泵电路中使用的电容器的充电动作与放电动作的改良。

背景技术

通常，无线电报机中是使用利用PLL(锁相回路(Phase Locked Loop))的频率合成器作为本机振荡电路。图1为表示利用PPL的频率合成器的一般的构造图。如图1所示，频率合成器是由晶体振荡电路1、基准分频器2、相位比较器3、电荷泵电路4、低通滤波器(LPF)5、电压控制振荡器(VCD)6以及可变分频器7所构成。

晶体振荡电路1产生特定频率的信号。基准分频器2以固定的分频比对由晶体振荡电路1所输出的时钟信号的频率进行划分，以产生基准频率的基准信号。相位比较器3检测由基准分频器2所输出的基准信号与由可变分频器7所输出的可变频率信号的相位差，并依据其结果，将逻辑「L」或「H」的比较信号由Up端子与Down端子输出。电荷泵电路4根据相位比较器3的Up端子与Down端子所输出的比较信号进行充电动作或放电动作，由此输出与相位比较器3所检测出的相位差成比例的信号。

LPF5去除由电荷泵电路4所输出的信号的高频成分并输出到VCO6。VCO6以与LPF5所输出的信号的电压成比例的频率振荡并作为本机振荡信号输出到频率合成器外部，同时输出到可变分频器7。可变分频器7以被指定的分频比划分VCO4的输出频率，并将其结果作为可变频率信号输出到相位比较器3。

图2为表示电荷泵电路4的构造例的图。如图2所示，电荷泵电路4具备：电流反射镜电路11、12；连接到相位比较器3的Down端子与第2电流反射镜电路12之间，并用于反转由Down端子所输入的比较信号的逻辑电平的反转电路13；连接到电流反射镜电路11、12的定电流源电路14、15；以及由电容器C与电阻R所构成的环路滤波器16。

第1电流反射镜电路11是对3个pMOS晶体管Tr1至Tr3进行电流镜连接而构成，根据相位比较器3的Up端子所输出的比较信号，利用第1定电流源电路14进行电容器C的充电动作。第2电流反射镜电路12是将3个nMOS晶体管Tr4至Tr6电流镜连接而构成，根据相位比较器3的Down端子所输出的比较信号，利用第2定流源电路15进行电容器C的放电动作。

其次，说明如此构成的以往的频率合成器的动作。相位比较器3是用于检测由基准分频器2所输出的基准信号与由可变分频器7所输出的可变频率信号的相位差。若可变频率信号的相位落后于基准信号的相位，则具有与该相位差对应的脉冲宽度的逻辑「H」的比较信号，由相位比较器3的Up端子输出。此时，向相位比较器3的Down端子输出逻辑「L」的比较信号。

另一方面，若可变频率信号的相位超前基准信号的相位，则具有与该相位差对应的脉冲宽度的逻辑「H」的比较信号，由相位比较器3的Down端子输出。此时，向相位比较器3的Up端子输出逻辑「L」的比较信号。另外，若可变频率信号的相位与基准信号的相位同步时，则由相位比较器3的Up端子与Down端双方输出逻辑「L」的比较信号。由Up端子与Down端子输出的比较信号被输入到电荷泵电路4。

电荷泵电路4按照下述方式进行动作：在以晶体管11接受由相位比较器3的Up端子所输出的逻辑「H」的比较信号时，利用定电流源电路14对环路滤波器16的电容器C进行充电。另外，若利用晶体管12经由反转电路13接受由相位比较器3的Down端子所输出的逻辑「H」的比较信号，则利用定电流源电路15对环路滤波器16的电容器C进行放电。

因为电荷泵电路4进行电容器C的充电动作使得输出端子电压上升时，VCO6的振荡频率会上升。另一方面，若由于电荷泵回路4进行电容器C的放电动作以致输出端子电压下降时，则VCO6的振荡频率会下降。由VCO6输出的本地振荡信号经由可变分频器7回馈到相位比较器3。

当可变频率信号的频率低于基准信号的频率时(可变频率信号的相位落后于基准信号的相位时)，如上述VCO6的输出频率会上升，因此，可变频率信号的频率上升，与基准信号的相位差变小。因此，由VCO6所输出的本地振荡信号的频率逐渐接近与基准信号的频率成比例的希望频率。

另外，当可变频率信号的频率高于基准信号的频率时(可变频率信号的相位超前基准信号的相位时)，如上述，VCO6的输出频率会下降，因此，可变频率信号的频率下降，与基准信号的相位差变小。因此，由VCO6所输出的本地振荡信号的频率逐渐接近与基准信号的频率成比例的希望频率。