[发明专利]一种基于电流补偿的自校准电荷泵电路

说明书

本发明公开了一种基于电流补偿的自校准电荷泵电路，属于集成电路领域的一种微电路结构，涉及一种用于频率综合器中实现低电流失配的电荷泵电路。本发明提对传统自校准电荷泵进行改进，并在此基础上增加了补偿电流源电路，电压信号检测电路和数字逻辑反馈控制电路。电压信号检测电路通过检测电荷泵输出结点的电压情况，并转化成几位数字码输出到数字逻辑反馈控制电路中，数字逻辑反馈控制电路根据得到的信息和当前电荷泵电流的配置情况，输出几位数字码对补偿电流源电路进行控制，进一步降低电荷泵输出电流的失配效应。本发明能够使自校准电荷泵拥有更好的杂散和噪声性能，对提高高频宽带频率综合器输出信号的品质有重大意义，可以节约研发的投入。

技术领域

本发明属于集成电路领域的一种微电路结构，涉及一种用于频率综合器中实现低电流失配的电荷泵电路。

背景技术

随着无线射频通信系统的不断发展,接收和发射的信号的频带越来越宽，对信号的质量的要求越来越高，而本振电路是无线射频收发电路设备的组成模块，起到的高频信号到基带信号变换，或是基带信号到高频信号变换的媒介作用，本振电路的相位噪声和杂散指标会严重影响到收发机电路的信号质量，对于接收机来说，会影响互调失真、邻道选择性和信道阻塞等性能；对于发射机来说，会影响发射机的调制精度。尤其是对灵敏度和线性度要求较高的应用环境下，对信号质量的要求更为苛刻，低噪声频率综合器的设计成为当前的热点研究方向。

而电荷泵电路是频率综合器系统中的重要模块，该电路是将鉴频鉴相后产生的信号通过滤波器转化为电压的变化，控制压控振荡器产生频率输出，因此电荷泵性能的好坏，会严重影响到输出信号的质量，如果电荷泵的电流源和电流沉发生失配的时候，会在输出的电压线上产生毛刺，从而影响压控振荡器产生频率的噪声性能和杂散性能。

频率综合器的整体电路架构如图1所示，主要包括的电路模块有鉴相器、电荷泵、三阶滤波器、压控振荡器、双模分频器、ΔΣ调制器，用于产生频率稳定的振荡信号。用于频率综合器中传统的自校准电荷泵电路的结构如图2所示，该电荷泵电路前一级接鉴相器电路，后一级接环路滤波器电路。主要是负责将鉴相器产生的相位差信号转化为电流的输入和输出，对环路滤波器进行充电或放电。为了防止电荷共享效应的产生，采用了两路电荷泵差分开关，中间用单位增益放大器OP₂进行连接，使输出点的电压维持相对恒定，防止了开关导通和关断时电压的跳变。另外，为了防止电流源和电流沉的失配效应，将电流偏置电路和电流源电路中间用反馈运放OP₁进行连接，保证电荷泵支路和偏置电路有精准的电流匹配。但在鉴相频率较高时，电流单元变化范围较大时，导致环路稳定性发生较大的变化，因此，很难保障电荷泵电流的匹配。特别是在高鉴相频率宽频带应用的情况下，对电荷泵的性能提出了较高的要求。

发明内容

本发明的目的是旨在提出一种基于电流补偿的自校准电荷泵电路，可解决宽带高鉴相频率锁相环的电荷泵电流失配问题。

本发明能够在电荷泵大范围电流调节的情况下，产生非常小的电流失配，从而可以降低频率产生器的相位噪声和杂散水平。

为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为：

一种基于电流补偿的自校准电荷泵电路，包括电流偏置电路1、电流源单元电路2、补偿电流源电路3、电压信号检测电路4和数字逻辑反馈控制电路5；

所述的电流偏置电路1用于产生两路镜像偏置电流，并镜像给电流源单元电路2；

电流源单元电路2用于接收前级鉴相器电路提供的鉴相信号，在鉴相信号的控制下开启充电电路或放电电路；还用于将接收的镜像偏置电流转化为电压信号，并将充电电路或放电电路的电压信号输出至电压信号检测电路4；还用于将配置的电流源控制信息输出至数字逻辑反馈控制电路5；

补偿电流源电路3用于根据数字逻辑反馈控制电路5输出的逻辑控制字补偿电流源单元电路2的输出电流；