[发明专利]一种用于锁相环的新型电荷泵结构

说明书

本发明涉及一种应用于锁相环的新型电荷泵结构，包括鉴频鉴相器，改进型电荷泵，鉴频鉴相器由D触发器和逻辑模块重置部分还有RS触发器构成,改进型电荷泵在传统电荷泵的基础上，通过添加RS触发器模块建立两种互补的电荷泵控制状态，并且加入了运放反馈模块来电流失配降低相位噪声，上述设计方案中，很好的抑制了电荷泵的非理想效应，引入零点增强整体结构的稳定性。

技术领域

本发明涉及集成电路射频电路技术领域，具体为一种用于锁相环的新型电荷泵结构。

背景技术

近年来，由于无线通信系统的快速发展以及5G万物互联的时代到来，使得射频电路在无线电传输、太空人造卫星和地质探测方面得到了广泛的应用。其中，锁相环电路是射频技术中最基本的基带信号处理模块之一，而在锁相环电路中电荷泵形式的鉴频鉴相器由于其优秀的高频性能被广泛应用。在无线通信系统中，需要运用锁相环电路来构成高速时钟可以说是高频电路的“心脏”。然而，在传统的电荷泵设计中，相位噪声一直以来都是最大的难点，于是提出的双路径电荷泵采用反馈的形式来降低整体的相位噪声，来提高整体性能。另外，随着CMOS集成电路工艺的发展，愈来愈小的特征尺寸和电源电压使得电荷泵的频率响应受到工艺，电压，温度等波动的影响愈来愈大，使得实现准确的稳定零点频率和纹波抑制成为了设计重点和难点。

发明内容

本发明的目的就是提供一种应用于锁相环新型电荷泵结构，其可有效解决上述问题，反馈技术实现减小了相位噪声为主的电荷泵非理想因素的干扰，构造的环路零点使环路更加稳定，额外的电容来抑制纹波。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于锁相环的新型电荷泵结构，包括D触发器、数字NAND门控制的置位部分和鉴频鉴相器，所述鉴频鉴相器由D触发器和逻辑模块重置部分还有RS触发器构成，RS触发器实现了改进型电荷泵的反馈控制，从D触发器构成的鉴频鉴相器通过RS触发器实现两种状态控制电荷泵电流，通过单位增益运放反馈来减小相位噪声及其他非理想效应误差，电阻与电容的串联结构来构造一个零点来稳定整体环路，另一个较小电容用来减小纹波。

优选的，所采用的运算放大器为输入输出全摆幅，作为电压跟随连接形式，将电荷泵的一端支路输出反馈到另一支路，运放通过电流镜形式不同于传统的全输入输出摆幅运放，采用了电流镜形式将P管输出传递N管漏端。

优选的，所述RS触发器由两个与非门和一个反相器组成，所述RS触发器结构内部的与非门的尺寸被调整到合适的值以使触发器带来的延时降到最低。

优选的，所述数字NAND门采用多级连接，可以使置位端可受外部SPI输入端控制，所述电荷泵控制部分采用RS触发器的输出进行双端控制，其中一端的输出通过全输入输出摆幅的运放进行反馈到另一端的输出，同时采用电容电阻串联的形式构造零点来稳定环路，此外额外加入一个电容来抑制纹波。

本发明提出的一种用于锁相环的新型电荷泵结构，有益效果在于：本发明通过RS触发器构成两组鉴频鉴相器的控制部分，以此来实现类似于差分输入的效果的两路受控开关，并通过反馈环路减小误差影响，电荷泵模块由两个电流源和四个受控MOS开关构成,实现了两路输出，并将其中一路输出作为电压跟随连接形式反馈运放的输入，通过反馈来减小误差。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为D触发器原理图以及NAND置位控制原理图；

图3为与非门与反相器电路图；

图4为RS触发器原理图；

图5为改进型两路受控电荷泵原理图；

图6为全输入输出运算放大器的电路图；

图7为反馈连接示意图。

具体实施方式