[发明专利]带运算放大器的差分电荷泵电路

说明书

本发明属于集成电路设计技术领域，具体涉及一种带运算放大器的差分电荷泵电路，所述差分电荷泵电路包括：电流源I1、上拉电流镜、下拉电流镜、传输门开关、运算放大器、第一电阻R1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容Cp3和第四电容CP4；本发明具备如下有益效果：(1)改善了传统电荷泵充电电流和放电电流不匹配的问题。(2)解决了时钟馈通的问题。(3)改善了电荷共享效应影响。

技术领域

本发明属于集成电路设计技术领域，具体涉及一种带运算放大器的差分电荷泵电路，其主要应用于高速应用环境中的锁相环电路。

背景技术

电荷泵是组成锁相环的重要单元电路，连接鉴频鉴相器PFD和压控振荡器VCO，对整个锁相环的性能起到关键作用。在高速应用环境中，对电荷泵的要求尤其高，更需要考虑电荷泵输出电压的毛刺和抖动。

然而，实际设计中，电荷泵存在漏电流、电流失配、时序失配、充放电电流随输出电压变化等问题。其中，电流失配会引起相位偏移和输出信号毛刺，电流变化影响锁相环带宽，减小输出动态范围。

传统电荷泵，开关晶体管栅极电压受运算放大器输出的动态控制，使得电荷泵充放电电流被迫随电荷泵输出电压的变化而变化。随着输出电压增大，充放电电流受沟道长度调制效应的影响而增加，从而锁相环PLL环路带宽发生改变。

因此，如何提供一种能够较好解决充放电电流不匹配、时钟馈通、电荷共享等问题的差分电荷泵电路具有重要意义。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提供一种新型差分电荷泵电路，要求其能很好的改善电荷泵存在的充放电电流不匹配、时钟馈通、电荷共享等非理想效应。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种带运算放大器的差分电荷泵电路，所述差分电荷泵电路包括：电流源I1、上拉电流镜、下拉电流镜、传输门开关、运算放大器、第一电阻R1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容Cp3和第四电容CP4；所述第三电容Cp3和第四电容CP4接地；

所述上拉电流镜用于把基准源电流转换成电荷泵的充电电流；

所述下拉电流镜用于把基准源电流转换成电荷泵的放电电流；

所述上拉电流镜由第一晶体管M1、第二晶体管M2、第四晶体管M4、第五晶体管M5构成；

所述下拉电流镜由第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3、第四晶体管M4构成；

所述传输门开关包括：第一传输门TG1、第二传输门TG2、第三传输门TG3、第四传输门TG4；

所述第一传输门TG1由第六晶体管M6和第七晶体管M7构成；所述第二传输门TG2由第八晶体管M8和第九晶体管M9构成；所述第三传输门TG3由第十晶体管M10和第十一晶体管M11构成；所述第四传输门TG4第十二晶体管M12和第十三晶体管M13构成；

具体连接关系如下：

所述第一晶体管M1的栅极分别连接至第一晶体管M1的漏极、第二晶体管M2的栅极、第二晶体管M2的漏极、电流源I1、第三晶体管M3的栅极、第四晶体管M4的栅极、第四晶体管M4的漏极、第五晶体管M5的栅极、第三电容Cp3；第一晶体管M1的源极接地；

所述第二晶体管M2的栅极分别连接至第二晶体管M2的漏极、第一晶体管M1的栅极、第一晶体管M1的漏极、电流源I1、第三晶体管M3的栅极、第四晶体管M4的栅极、第四晶体管M4的漏极、第五晶体管M5的栅极、第三电容Cp3；第二晶体管M2的源极接地；