[发明专利]基于稳态防漏电保护和电流沉控制技术的电荷泵电路

说明书

本发明公开了基于稳态防漏电保护和电流沉控制技术的电荷泵电路，涉及电路设计技术领域，包括防漏电保护模块、电流沉控制模块、开关模块、电流沉和电流源模块、环路滤波模块以及缓冲模块。电荷泵不需要电路电流沉与电流源精确匹配，只需满足电流沉电流大于等于电流源的电流即可。电路的工作条件更容易满足，化合物半导体电荷泵更容易实现。同时防漏电保护模块采用两个二极管来实现，该模块的结构简单，不会额外占用过多的芯片面积，更加方便集成。防漏电保护技术利用二极管的单向导电性可以解决稳态时由于电流源和电流沉不匹配所导致的漏电问题，从而使电荷泵电路在稳态情况下输出控制电压固定不变。

技术领域

本发明涉及电路设计技术领域，特别是涉及基于稳态防漏电保护和电流沉控制技术的电荷泵电路。

背景技术

随着个人无线通信、雷达、太赫兹技术以及空间通信等领域的不断发展，对收发机系统提出了更高的要求，包括有更高的频率，更宽的带宽，更高的集成度和更大的功率等。而变频源作为收发机的重要组成部分，其性能会直接决定收发机的性能。目前来说，与SiCMOS和SiGe BiCMOS工艺相比，化合物半导体工艺的频率特性和功率特性更好更适合被用来设计高性能的变频源。

常见的直接数字频率合成器，电荷泵锁相环频率合成器，以及混合型频率合成器均能作为变频源。直接数字频率合成器优点是频率精度高、跳变时间短，但是缺点是输出频率相对低，抑制杂散能力差；混合型频率合成器一般来说都是由双锁相环或者由直接数字频率合成器加模拟锁相环的方式实现，优点为输出频率相对高，抑制杂散能力强，缺点就是功耗大，集成度不高；电荷泵锁相环频率合成器特点为输出频率高，跳变时间短，抑制杂散能力强，集成度高，功耗小等特点。所以为了能满足各个领域对收发机系统提出的综合要求，采用化合物半导体实现电荷泵锁相环具有非常重要的意义。

但是由于化合物半导体技术本身的一些缺陷制约了采用该技术研究电荷泵锁相环的发展，主要是因为电荷泵电路难以实现。这是因为电荷泵是电荷泵锁相环频率合成器的核心电路，该电路必须包含电流源和电流沉，而且电流源一般由P型晶体管实现并且电流沉由N型晶体管实现，要求电流源和电流沉匹配，这样电荷泵在稳态的时候输出的控制电压是固定不变的，整个锁相环路能够锁定。由于常用的Si CMOS和SiGe BiCMOS同时均有N型和P型晶体管，这在实现电流源和电流沉匹配方面具有很大的优势。对于化合物半导体来说，该工艺只有N型晶体管而没有P型(互补型)晶体管，这就造成了电流源与电流沉难以匹配，从而导致电荷泵难以实现，所以化合物半导体电荷泵锁相环的发展就受到了严重的限制。

目前，对于化合物半导体电荷泵来说都是采用控制电流沉电流的方式解决电流源与电流沉的失配问题，但是这种方式却很难让电流沉与电流源的电流大小精确匹配起来，在稳态时无法真正做到让电荷泵输出的控制电压稳定住。

发明内容

本发明实施例提供了基于稳态防漏电保护和电流沉控制技术的电荷泵电路，可以解决现有技术中存在的问题。