[发明专利]快速切换低噪声电荷泵

说明书

优先权

本申请案主张2007年11月13日申请的标题为“快速切换低噪声电荷泵(FAST-SWITCHING LOW-NOISE CHARGE PUMP)”的第60/987,678号美国临时申请案的权益，此申请案的整个揭示内容被视为本申请案的揭示内容的一部分。

技术领域

本发明的实施例涉及电荷泵、压控振荡器、锁相回路和频率合成器。

背景技术

电荷泵被用作许多较大电路或系统中的积木式部件(building block)或子电路。一些电路或系统可能或多或少对由电荷泵产生的噪声敏感。在对噪声较敏感的那些系统中，需要减少原本由电荷泵产生的噪声。即，较低噪声电荷泵可改进电路或系统(电荷泵是所述电路或系统的一部分)的性能。

发明内容

本发明的实施例由所附权利要求书概括。

附图说明

图1是图2中的电荷泵可用于其中的锁相回路(PLL)的功能框图。

图2是包含辅助开关以减少噪声的电荷泵的示意图。

图3A是说明不具有辅助开关的电荷泵的瞬态波形的图。

图3B是说明具有辅助开关的电荷泵的瞬态波形的图。

图4是用以对具有辅助开关与不具有辅助开关的电荷泵的输出噪声进行比较的波形图。

图5是图2中的电荷泵可用于其中的无线电系统的功能框图。

具体实施方式

在本发明实施例的以下详细描述中，陈述大量具体细节以便提供全面理解。然而，本发明的实施例可在无这些具体细节的情况下实践。在其它例子中，未详细描述众所周知的方法、程序、组件和电路，以免不必要地模糊本发明实施例的方面。

电荷泵电路通常被用作压控振荡器(VCO)、锁相回路(PLL)或频率合成器中的积木式部件。

现在参看图1，说明锁相回路(PLL)100的功能框图。PLL 100包含如图1所示耦合在一起的相位频率检测器102、电荷泵110、低通滤波器112、压控振荡器(VCO)114和分频器118。

出于比较的目的，参考时钟Vref 101作为来自分频器118的分频器输出FDO 119耦合到相位频率检测器102。相位频率检测器102产生上升脉冲信号UP 104和下降脉冲信号DN 106。上升脉冲信号UP 104与下降脉冲信号DN 106之间的脉冲持续时间差异表示在参考时钟Vref 101与来自分频器118的输出信号之间检测到的相位差。上升脉冲信号UP 104、下降脉冲信号DN 106以及其相应的补充物UP′、DN′耦合到电荷泵110中，且可在本文中统称为频率控制信号。

受上升脉冲信号104、下降脉冲信号106及其补充物驱动，电荷泵110将电流供应到低通滤波器112中或从低通滤波器112吸收电流，以在电荷泵110的输出Vcp 108处产生控制电压信号。电荷泵110的电荷泵输出信号Vcp 108含有DC分量，其与参考时钟Vref与分频器118的分频器输出FDO 119之间的相位差成比例。将本文中进一步揭示的电荷泵(见图2的电荷泵200)的实施例用作PLL 100中的电荷泵110。电荷泵110的输出Vcp 108耦合到低通滤波器112中。

低通滤波器112在将作为DC控制电压Vcv 113的经滤波的Vcp信号耦合到VCO 114中之前，将不合需要的AC分量从电荷泵110的输出信号Vcp大体上移除(滤出)。

根据VCO 114的DC控制电压Vcv 113，VCO 114产生具可变频率的输出时钟信号Vo 120。较高的DC控制电压Vcv 113可增加输出时钟信号Vo 120的频率，而较低的控制电压可降低所述频率。或者，较低的DC控制电压Vcv 113可增加输出时钟信号Vo 120的频率，而较高的控制电压可降低所述频率。输出时钟信号Vo 120耦合到在PLL 100的反馈路径中的分频器118。

分频器118对输出时钟信号Vo 120中的若干时钟周期进行分频，且偏移输出时钟信号Vo 120的相位以更好地与参考时钟信号Vref 101的相位匹配。当参考时钟信号Vref101和分频器输出信号FDO 119在相位和频率上被锁在一起时，PLL 100处于锁定状态。

在锁相回路中，带内相位噪声在很大程度上是通过具有非理想电荷泵来确定。已观测到，来自电荷泵的显著噪声贡献是归因于电荷泵的输出级中的输出晶体管的长切断时间。即，电荷泵噪声与输出晶体管的切换时间成比例。因此，对于低带内相位噪声锁相回路来说，需要具有快速切换能力的电荷泵。