[发明专利]电荷泵电流失配补偿电路、电荷泵及锁相环

说明书

本发明提供了锁相环电荷泵电流失配补偿电路、电荷泵和锁相环，属于集成电路领域。本发明通过增加计数器、脉宽放大电路、脉宽提取电路、补偿控制电路、补偿电流源电路对传统电荷泵进行改进,达到减少电荷泵充放电电流失配目的。本发明根据参考时钟和反馈时钟的相位差，利用脉宽放大电路和脉宽提取电路提取锁相环锁定后的微小相位差，产生一定脉宽的脉冲信号，最后利用数字电路根据脉宽信息，控制补偿电流源导通时间，实现充放电补偿控制，进一步降低锁相环电荷泵充放电电流的失配。本发明主要由数字电路搭建而成，基础电路简单，功耗低，版图面积小，可实现多次补偿，大大减少电荷泵电流失配,同时具有更好的噪声性能，降低了锁相环的抖动。

技术领域

本发明属于集成电路设计领域，具体涉及一种用于锁相环电荷泵电流失配补偿电路，以及采用该电路的电荷泵及锁相环。

背景技术

电荷泵(Charge Pump，简称CP)是锁相环中非常重要的一个模块电路，其主要作用功能是根据输入两路时钟的相位差值输出与相位差成比例的电流，并将电流传到环路滤波器，从而产生VCO的控制电压；电荷泵是锁相环的核心模块，其性能对整个锁相环起着决定性的作用。但由于电荷泵的非理想特性和盲区，不可避免地存在电流源失配、电荷共享等非理想问题，这会直接传导到压控振荡器的控制电压上，因此会对锁相环的毛刺、输出时钟的抖动等主要性能指标产生极其重要的影响。因此，如何降低锁相环中电荷泵电路的充放电电流失配变的越来越重要。

目前，电荷泵失配补偿方法有多种，最常用的方法是通过采用“自举”电路，同时引入一个单位增益放大器，利用放大器的反馈作用来保持电荷泵输出节点电压的连续，从而消除了电荷共享效应，大大减小了电压跳变。除此之外还有带电容漏电补偿,动态电流补偿等等方法,电容漏电补偿指的是将电荷泵输出电压和二阶环路滤波器上大电容的输出电压进行漏电检测,输出电压差来控制带电容的电流源。直到两电容上电荷几乎相等。每一种方法均有其优劣之处,要根据不同情况灵活应用之。

发明内容

本发明的发明目的主要是解决电荷泵电流影响锁相环性能的问题，提出新的电荷泵电流补偿解决方案。

为了达到上述目的，本发明提供了一种锁相环电荷泵电流失配补偿电路，其特征在于包括锁相环锁定判决电路、脉宽放大电路、脉宽提取电路、补偿控制电路、补偿电流源电路；其中，

锁相环锁定判决电路，用于确认锁相环是否进入锁定状态，当判定锁相环进入锁定状态后，输出使能信号允许补偿控制电路控制补偿电流源电路对电荷泵进行补偿；

脉宽放大电路，以锁相环参考时钟和反馈时钟作为输入，用于把两时钟的时间间隔放大，输出放大时间间隔的两路时钟信号给脉宽提取电路；

脉宽提取电路，根据锁相环参考时钟和反馈时钟的相位差得到补偿控制信号，所述补偿控制信号包括表示参考时钟超前反馈时钟的信号和表示反馈时钟超前参考时钟的信号,脉宽提取电路将这两个信号选择性地送给补偿控制电路；

补偿控制电路，锁相环进入锁定状态后,根据脉宽提取电路送来的补偿控制信号控制补偿电流源电路对电荷泵进行补偿；

补偿电流源电路，采用多路电流源对电荷泵进行补偿，当补偿控制电路检测到电荷泵充电支路的充电电流大于电荷泵放电支路的放电电流，则打开补偿电流源电路中的放电补偿支路，反之，补偿控制电路检测到电荷泵充电支路的充电电流小于电荷泵放电支路的放电电流，则打开补偿电流源电路中的充电补偿支路，直到电荷泵充电支路的充电电流与电荷泵放电支路的放电电流的平衡为止。

本发明还提供了一种锁相环电荷泵电路，其特征在于包括本发明的锁相环电荷泵电流失配补偿电路。

本发明还提供了一种锁相环，其特征在于包括包括本发明的锁相环电荷泵电流失配补偿电路。

有益效果：