减小电荷泵锁相环电路开关信号摆幅的电路和方法
【专利摘要】本发明提供一种减小电荷泵锁相环电路开关信号摆幅的电路和方法，其中，所述电路包括电源电路单元，提供一工作电源；第一负荷电路单元，连接于所述电源电路单元，用于接入所述工作电源形成第一回路；第二负荷电路单元，连接于所述电源电路单元，用于接入所述工作电源形成第二回路，所述第二负荷电路单元还包括开关信号接入端；所述开关信号接入端在接收到开关信号时，使所述第二回路导通/阻断来改变所述工作电源流入所述第一回路中电流的大小，本发明可以有效减小鉴相器电路中开关信号摆幅对，而且本发明所提供的电路结构更为简单，制造成本更低，效果显著。
【专利说明】
减小电荷泵锁相环电路开关信号摆幅的电路和方法
技术领域
[0001]本发明涉及电子电路技术，特别是涉及一种减小电荷栗锁相环电路开关信号摆幅的电路和方法。【背景技术】
[0002]现有电荷栗锁相环结构如图1，包括鉴频鉴相器10、电荷栗20、滤波器30、压控振荡器40和分频器50,鉴频鉴相器10用于比较连个信号的相位与频率差，并产生控制信号给电荷栗20,然后电荷栗20相应地给滤波器30充放电，此时压控振荡器40输出频率正比于环路滤波器20上的控制电压，最终使参考时钟和分频器的输出信号同频同相。
[0003]图2是现有电荷栗型锁相环电路中的电荷栗的电路图，如图所示，随着开关的闭合或断开，上下电流源(1@和1<1_)向两个电容(电容Cd_^PClf)注入或引出电流。M0S管做开关 (包括1(1、1(2、1(3、1(4)时，需要考虑电荷注入效应。若用匪05管作为开关，开关信号为高电平时导通，电荷注入效应导致电子由电容流向开关，使电容上的电压值增加;开关信号为低电平时断开，电子由开关流向电容，使电容上的电压值减小。若用PM0S管作为开关，开关信号为高电平时断开，电荷注入效应导致空穴由开关流向电容，使电容上的电压值增加;开关信号为低电平时导通，空穴由电容流向开关，使电容上的电压值减小。开关信号来自锁相环电路中的鉴频鉴相器逻辑门的输出，一般摆幅都是从地电压到电源电压的。这么大的电压变化会导致开关信号跃变时，电容上的电压出现抖动，其中电容Clf上的电压是压控振荡器的控制电压(Vrtrl)，它的抖动将导致锁相环输出信号噪声性能的恶化。
[0004]现有技术中，为抑制和输入信号相关的电荷注入效应，一般会采用自举开关来使开关管的栅源电压与输入信号相对独立，对从地电压到电源电压的大摆幅更能接受。但此自举开关的电路结构复杂，电荷栗电路中需要用到四个开关，若全使用自举开关，成本太尚。
【发明内容】
[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种减小电荷栗锁相环电路开关信号摆幅的电路和方法，用于解决现有技术中采用自举开关来减小电荷栗中开关管电压摆幅而导致成本电路结构复杂以及成本过高的问题。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供以下技术方案:
[0007]—种用于减小开关信号摆幅的电平转换电路，包括:电源电路单元，提供一工作电源;第一负荷电路单元，连接于所述电源电路单元，用于接入所述工作电源形成第一回路； 第二负荷电路单元，连接于所述电源电路单元，用于接入所述工作电源形成第二回路，所述第二负荷电路单元还包括开关信号接入端;所述开关信号接入端在接收到开关信号时，使所述第二回路导通/阻断来改变所述工作电源流入所述第一回路中电流的大小。
[0008]优选地，所述开关信号的电压范围为0-1.2V。
[0009]优选地，所述电平转换电路输出的电压范围为0.35-0.7 5V。
[0010]优选地，所述第一负荷电路单元包括第一 NM0S管，所述第一匪OS管的漏极连接于所述电源电路单元来接入所述工作电源，所述第一 NM0S管的栅极连接于所述第一匪0S管的漏极，所述第一 NM0S管的源极接地;所述第二负荷电路单元包括第二匪0S管和第三NM0S管， 所述第二NM0S管的漏极连接于所述电源电路单元来接入所述工作电源，所述第二匪0S管的栅极作为所述开关信号接入端，所述第二匪0S管的源极连接于所述第三NM0S管的漏极，所述第三匪0S管的栅极连接于所述第三NM0S管的漏极，所述第三匪0S管的源极接地;所述电源电路单元包括第一 PM0S管和第二PM0S管，所述第一 PM0S管连接于一电源，所述第一 PM0S 管的漏极连接所述第二PM0S管的源极，所述第一 PM0S管的栅极连接第一偏置电压，所述第二PM0S管的栅极连接第二偏置电压，所述第二PM0S管的漏极分别连接于所述第一匪0S管和第二NM0S管的漏极，并作为所述电平转换电路的输出。
[0011]另外，本发明还提供一种电荷栗锁相环电路，包括所述的用于减小开关信号摆幅的电平转换电路，其连接在所述电荷栗锁相环电路中鉴频鉴相器和压控振荡器之间。
[0012]此外，本发明还提供一种用于减小开关信号摆幅的电平转换方法，所述方法包括: 提供一工作电源，分别连接于第一负荷电路单元和第二负荷电路单元来形成第一回路和第二回路;所述第二负荷电路单元中的开关信号接入端在接收到开关信号时，使所述第二回路导通/阻断来改变所述工作电源流入所述第一回路中电流的大小。
[0013]如上所述，本发明具有以下有益效果:本发明可以有效减小鉴相器电路中开关信号摆幅对，而且本发明所提供的电路结构更为简单，制造成本更低，效果显著。【附图说明】
[0014]图1为现有电荷栗锁相环的原理图。
[0015]图2为现有电荷栗型锁相环电路中的电荷栗的一种电路原理图。
[0016]图3为本发明一种用于减小开关信号摆幅的电平转换电路的原理图。
[0017]图4为本发明一种用于减小开关信号摆幅的电平转换电路的在一实施例中的电路图。
[0018]图5为本发明一种电荷栗锁相环电路的原理图。
[0019]附图标号说明
[0020]1〇鉴频鉴相器
[0021]20电荷栗
[0022]30滤波器[〇〇23]40压控振荡器[〇〇24]50分频器
[0025]60电平转换电路[〇〇26]601电源电路单元[〇〇27]602第一负荷电路单元[〇〇28]603第二负荷电路单元【具体实施方式】[〇〇29]以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0030]需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0031]实施例1
[0032]请见图1，本发明提供一种用于减小开关信号摆幅的电平转换电路60,包括电源电路单元601、第一负荷电路单元602及第二负荷电路单元603,其中，电源电路单元601提供一工作电源;第一负荷电路单元602连接于所述电源电路单元601，用于接入所述工作电源形成第一回路;第二负荷电路单元603连接于所述电源电路单元601，用于接入所述工作电源形成第二回路，所述第二负荷电路单元603还包括开关信号接入端;所述开关信号接入端 VIN在接收到开关信号时，使所述第二回路导通/阻断来改变所述工作电源流入所述第一回路中电流的大小。[〇〇33]通过上电平转换电路60可以将开关信号的电压大小转换为在第一回路上引出的电平转换电路60的输出所输出电压的大小，依据开关信号在不同电压下会使第二回导通或阻断，从而对第一回来形成电流分流或不分流，从而改变在电平转换电路60的输出上输出电压的变化，而这种变化相比于开关信号的变化要小很多，从而达到减小开关信号摆幅的目的。
[0034]进一步地，见图2,可以按照图2所给电路结构来实施上述用于减小开关信号摆幅的电平转换电路60。
[0035]具体地，所述第一负荷电路单元602包括第一 NM0S管，所述第一 NM0S管的漏极连接于所述电源电路单元601来接入所述工作电源，所述第一匪0S管的栅极连接于所述第一 NM0S管的漏极，所述第一 NM0S管的源极接地。[〇〇36] 具体地，所述第二负荷电路单元603包括第二匪0S管和第三匪0S管，所述第二NM0S 管的漏极连接于所述电源电路单元601来接入所述工作电源，所述第二匪0S管的栅极作为所述开关信号接入端VIN，所述第二匪0S管的源极连接于所述第三NM0S管的漏极，所述第三 NM0S管的栅极连接于所述第三NM0S管的漏极，所述第三NM0S管的源极接地。
[0037] 具体地，所述电源电路单元601包括第一 PM0S管和第二PM0S管，所述第一 PM0S管连接于一电源，所述第一 PM0S管的漏极连接所述第二PM0S管的源极，所述第一 PM0S管的栅极连接第一偏置电压VI，所述第二PM0S管的栅极连接第二偏置电压V2,所述第二PM0S管的漏极分别连接于所述第一 NM0S管和第二NM0S管的漏极，并作为所述电平转换电路60的输出 V0UT。[〇〇38]上述图2所给电路结构的工作原理为:在开关信号接入端VIN所输入的开关信号为高电平时，第二回路中第二匪0S管和第三匪0S管所在支路导通，来自第一PM0S管和第二 PM0S管组成的电源电路单元601输出的工作电流VCC有一部分流过第二NM0S管和第三匪0S 管所在支路，故流过第一回路的电流减小，电平转换电路60输出电压减小;在开关信号接入端VIN所输入的开关信号为低电平时，第二回路中第二NMOS管和第三NMOS管所在支路阻断， 来自第一 PM0S管和第二PM0S管组成的电源电路单元601输出的工作电流全部流过第一回路，电平转换电路60输出电压增加。
[0039]具体地，可以将本实施例中的开关信号接入端VIN连接在鉴频鉴相器10上来接入开关信号，该开关信号通过本实施例提供的电平转换电路60后再作用在电荷栗20的开关管的栅极上，从而可以避免电荷栗20中电压出现抖动，进而避免锁相环输出信号噪声性能的恶化。
[0040]作为优选地，本发明提供的电平转换电路60可以将0至1.2V的开关信号转换为 0.35V至0.75V的信号。[〇〇41 ] 实施例2[〇〇42]本实施例将上述实施例1中的电平转换电路60应用至电荷栗20锁相环电路中，用来减小电荷栗20锁相环电路中开关信号的摆幅。[〇〇43] 具体的，请参见3,一种电荷栗20锁相环电路，包括鉴频鉴相器10、电荷栗20、滤波器30、压控振荡器40、分频器50及电平转换电路60,其中，电荷栗20的输入连接于鉴频鉴相器10的输出，电荷栗20的输出连接滤波器30的输入，滤波器30的输出连接于压控振荡器40 的输入，压控振荡器40的输出连接于鉴频鉴相器10的输入，与现有电荷栗20锁相环电路不同的是，在鉴频鉴相器10和电荷栗20之间还连接有电平转换电路60,电平转换电路60的输入连接于鉴频鉴相器1 〇的输出，电平转换电路60的输出连接于电荷栗20的输入。
[0044]通过上述方案，可以将来自鉴频鉴相器10的开关信号通过一个这样的电平转换电路60后再作用在电荷栗20的开关管的栅极上，从而可以避免电荷栗20中电压出现抖动，进而避免锁相环输出信号噪声性能的恶化。
[0045]作为优选地，本发明提供的电平转换电路60可以将0至1.2V的开关信号转换为 0.35V至0.75V的信号。
[0046]实施例3
[0047]本实施例还提供一种用于减小开关信号摆幅的电平转换方法，其可以包括以下实现步骤:[〇〇48]S1，提供一工作电源，分别连接于第一负荷电路单元602和第二负荷电路单元603来形成第一回路和第二回路；[〇〇49]S2,所述第二负荷电路单元603中的开关信号接入端在接收到开关信号时，使所述第二回路导通/阻断来改变所述工作电源流入所述第一回路中电流的大小。
[0050]上述电平转换方法可以将鉴频鉴相器输出的开关信号进行转换后再作用在电荷栗的开关管的栅极上，从而可以避免电荷栗中电压出现抖动，进而避免锁相环输出信号噪声性能的恶化。本发明提供的电平转换方法可以将〇至1.2V的开关信号转换为0.35V至 0.75V的信号。[〇〇51]综上所述，本发明可以有效减小鉴相器电路中开关信号摆幅对，而且本发明所提供的电路结构更为简单，制造成本更低，效果显著。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。[〇〇52]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种用于减小开关信号摆幅的电平转换电路，其特征在于，包括:电源电路单元，提供一工作电源；第一负荷电路单元，连接于所述电源电路单元，用于接入所述工作电源形成第一回路；第二负荷电路单元，连接于所述电源电路单元，用于接入所述工作电源形成第二回路， 所述第二负荷电路单元还包括开关信号接入端;所述开关信号接入端在接收到开关信号 时，使所述第二回路导通/阻断来改变所述工作电源流入所述第一回路中电流的大小。2.根据权利要求1所述的用于减小开关信号摆幅的电平转换电路，其特征在于，所述开 关信号的电压范围为0-1.2V。3.根据权利要求2所述的用于减小开关信号摆幅的电平转换电路，其特征在于，所述电 平转换电路输出的电压范围为0.35-0.75V。4.根据权利要求1所述的用于减小开关信号摆幅的电平转换电路，其特征在于，所述第 一负荷电路单元包括第一 NMOS管，所述第一 NMOS管的漏极连接于所述电源电路单元来接入 所述工作电源，所述第一 NMOS管的栅极连接于所述第一匪OS管的漏极，所述第一匪OS管的 源极接地。5.根据权利要求4所述的用于减小开关信号摆幅的电平转换电路，其特征在于，所述第 二负荷电路单元包括第二NMOS管和第三NMOS管，所述第二NMOS管的漏极连接于所述电源电 路单元来接入所述工作电源，所述第二NMOS管的栅极作为所述开关信号接入端，所述第二 NMOS管的源极连接于所述第三NMOS管的漏极，所述第三NMOS管的栅极连接于所述第三NMOS 管的漏极，所述第三NMOS管的源极接地。6.根据权利要求5所述的用于减小开关信号摆幅的电平转换电路，其特征在于，所述电 源电路单元包括第一 PM0S管和第二PM0S管，所述第一 PM0S管连接于一电源，所述第一 PM0S 管的漏极连接所述第二PM0S管的源极，所述第一 PM0S管的栅极连接第一偏置电压，所述第 二PM0S管的栅极连接第二偏置电压，所述第二PM0S管的漏极分别连接于所述第一匪0S管和 第二NMOS管的漏极，并作为所述电平转换电路的输出。7.—种电荷栗锁相环电路，其特征在于:包括如权利要求1-6中任一项所述的用于减小 开关信号摆幅的电平转换电路，其连接在所述电荷栗锁相环电路中鉴频鉴相器和压控振荡 器之间。8.—种用于减小开关信号摆幅的电平转换方法，其特征在于，所述方法包括:提供一工作电源，分别连接于第一负荷电路单元和第二负荷电路单元来形成第一回路 和第二回路；所述第二负荷电路单元中的开关信号接入端在接收到开关信号时，使所述第二回路导 通/阻断来改变所述工作电源流入所述第一回路中电流的大小。9.根据权利要求8所述的用于减小开关信号摆幅的电平转换电路，其特征在于，所述开 关信号的电压范围为0-1.2V。10.根据权利要求9所述的用于减小开关信号摆幅的电平转换电路，其特征在于，所述 开关信号经所述电平转换电路转换后所输出的电压范围为0.35-0.75V。
【文档编号】H03L7/089GK106059573SQ201610369764
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】季瑾月, 张瑞涛, 蒲杰, 丁, 丁一, 陈刚
【申请人】中国电子科技集团公司第二十四研究所