[发明专利]一种电荷泵电路和锁相环电路

说明书

本申请实施例公开了一种电荷泵电路和锁相环电路，该电荷泵电路包括：充放电模块在PFD控制下进入充放电状态或者进入被采样状态；滤波器电容的电压用于控制VCO的频率；采样控制电路根据PFD输出结果生成控制信号控制运算放大器导通进行电压采样或停止电压采样；运算放大器导通后采样充放电路径上多个充放电连接端处的电压，根据采样电压生成偏置电压提供给充放电模块；电压采样保持模块在充放电模块处于被采样状态时对运算放大器的偏置电压采样，并在充放电模块进入充放电状态时对偏置电压进行保持并传输给充放电模块。通过该实施例方案，解决了当前电荷泵电路存在电流失配问题。

技术领域

本申请实施例涉及电荷泵电路设计技术，尤指一种电荷泵电路和锁相环电路。

背景技术

锁相环(PLL)是数模混合电路中的一个重要模块，能够跟踪输入信号相位和频率，输出低抖动的时钟信号。它已成为通信系统、数字电路、硬盘驱动电路及CPU(中央处理器)等专用芯片中一个必不可少的模块。

电荷泵广泛的应用于锁相环电路中，电荷泵的加入可以为环路提供无穷大的环路增益和捕获范围。在锁相环电路中，电荷泵用于将鉴频鉴相器(PFD)输出的数字信号转换成模拟信号，该模拟信号控制着压控振荡器(VCO)的频率变化。电荷泵的性能直接会影响VCO输出频率的质量。高性能电荷泵电路的选取与应用对提高PLL整体性能起到至关重要的作用。电荷泵会存在电荷共享(charger sharing)、沟道电荷注入、时钟馈通、电流失配等非理想因素，制约了电荷泵锁相环(CPPLL)的性能。

目前工程上广泛使用的一种电荷泵结构如下图1所示，图中当S1和S2断开的时候，S3和S4闭合，运算放大器(OPAMP)通过反馈作用使得X点和Y点的电压与Vc电压一致，避免了在下一次S1和S2闭合时，X点和Y点的寄生电容对Vc的电压产生电荷共享效应，该结构虽然改善了电荷共享，却不能避免I1和I2的电流失配。

发明内容

本申请实施例提供了一种电荷泵电路和锁相环电路，能够解决当前电荷泵电路存在的电流失配问题。

本申请实施例还提供了一种电荷泵电路，可以包括：充放电模块、运算放大器、采样控制电路和电压采样保持模块；

所述充放电模块，设置为在预设的鉴频鉴相器PFD的控制下进入对电荷泵电路的后级的滤波器电容的充放电状态，或者进入被采样状态以供所述运算放大器进行电压采样；其中，所述PFD根据所述VCO的反馈信号对所述充放电模块的状态(充放电状态或被采样状态)进行控制；所述滤波器电容的电压用于控制压控振荡器VCO的频率；

所述采样控制电路，设置为获取所述PFD的输出结果，，并根据所述PFD的输出结果生成相应的控制信号，并根据所述控制信号控制所述运算放大器导通开始进行电压采样，或者控制所述运算放大器断开停止进行电压采样；其中，所述PFD的输出结果用于控制所述充放电模块处于所述充放电状态或所述被采样状态；

所述运算放大器，设置为在所述采样控制电路的控制下导通后，采样所述充放电模块中充放电路径上的多个充放电连接端处的电压，并根据获得的采样电压输出相应的偏置电压，将所述偏置电压输入所述充放电模块的偏置电压输入端，以通过所述偏置电压实现负反馈，控制所述多个充放电连接端处的电压保持一致；

所述电压采样保持模块，设置为在所述充放电模块处于所述被采样状态时，对所述运算放大器输出的偏置电压进行采样，并在所述充放电模块进入所述充放电状态时，对采样获得的偏置电压进行保持，并将保持的偏置电压输入所述充放电模块的偏置电压输入端，以维持所述充放电模块中的电流不变。

在本申请的示例性实施例中，所述充放电连接端可以包括：第一充放电连接端Vc和第二充放电连接端Vm；

所述充放电模块的多条充放电路径可以包括：第一充电路径、第二充电路径、第一放电路径和第二放电路径；