专利名称：电荷泵浦电路和时钟发生器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电荷泵浦电路(charge pumping circuit)和时钟发生器。
背景技术：
用于写数据到诸如光盘(例如CD-R或DVD-R/RW)的记录介质/从该记录介质读 出数据的近来的信息记录设备获得记录介质的旋转同步信号，并基于该同步信号提取同步 时钟。在数据记录处理中，该信息记录设备使用该时钟作为记录时钟。PLL(锁相环)电路 通常用来提取这种周期性时钟。当写访问记录介质时，使用DLL(延迟锁定环)电路来基于 记录介质的预定记录策略控制记录脉冲的脉冲时序位置。PLL电路或DLL电路通常使用电 荷泵浦电路。 —般的电荷泵浦电路使电荷泵电容充电或放电。基于充电电流值和用于控制电荷 泵电容的充电时间的充电控制开关导通时的通态(on-state)时间的长度控制该充电。基 于放电电流值和用于控制电荷泵电容的放电时间的放电控制开关导通时的通态时间的长 度，控制该放电。PLL电路基于外部提供的外部时钟和基于从压控产生电路输出的内部时钟 的时钟之间的相差和/或频差，控制充电控制开关的通态时间长度以及放电控制开关的通 态时间长度。DLL电路基于外部时钟和希望的抽头时钟之间的相差，控制它们。当到该电荷 泵电容的充电量等于来自该电荷泵电容的放电量时，通过电荷泵电容产生的并被提供给压 控产生电路的控制电压变得稳定。 当充电电流值等于放电电流值时，用于控制电荷泵电容的充电时间的充电控制开 关导通期间的通态时间的长度变得等于用于控制电荷泵电容的放电时间的放电控制开关 导通时的通态时间的长度。这允许PLL电路或DLL电路的操作定时的精确控制。
但是，如果充电电流值和放电电流值具有差异，且执行使充电量和放电量相等的 操作，则在充电控制开关导通时的通态时间的长度和放电控制开关导通时的通态时间的长 度之间，产生对应于该电流差的时滞。该时滞导致与PLL电路或DLL电路的理想操作时间 的偏移。在基于诸如光盘的记录介质的旋转同步信号的同步时钟中，电荷泵浦电路中的时 滞引起不稳定。另外，记录介质上记录的记录标记的标记长度或边缘位置在适当的范围之 外。这降低信息再现质量，引起再现时诸如抖动特性的效果。 日本专利特开No. 2000-224034的图1图示了电荷泵10，其通过输出电流到有源滤 波器17减小到VCO的控制电压，或通过吸取(sink)来自有源滤波器17的电流增加到VCO 的控制电压。在电荷泵10中，运算放大器0P1用来使开关SI和开关S2之间的公共节点的 电压V2和运算放大器0P1的非反相输入端子的电压VI相等。在电荷泵10中，经过晶体管 Q6和Q4的反馈回路用来使运算放大器0P2的非反相输入端子的电压V3和运算放大器0P2 的非反相输入端子的电压VI相等。该控制实现V3 = V2 = Vl，从而偏置电源171的电压 VI将晶体管Q2和Q4的集电极电压固定。此时，由于运算放大器0P2的输入阻抗是高的，因 此流到晶体管Q4的电流i4几乎等于流到晶体管Q2的电流i2。 日本专利特开No. 2000-224034描述了 当Wl表示晶体管Q4和Q5的面积比时，流
6到晶体管Q5的电流i5是流到晶体管Q4的电流i4的Wl倍。日本专利特开No. 2000-224034 还描述了 当Wl表示晶体管Q2和Q3的面积比时，流到晶体管Q3的电流i3是流到晶体管 Q2的电流i2的W1倍。亦即，根据日本专利特开No. 2000-224034，由于实现了关系"i3 = i2XWl = i4XWl = i5"，因此，与电压Vl结合应该能够保证i3 = i5，亦即，使该输出电流 的值和吸取电流的值相等。 但是，由于晶体管Q2至Q5的制造工艺中的变化，晶体管Q4和Q5的面积比可以大 大不同于晶体管Q2和Q3的面积比。在此情况下，由于i3对i2的比率大大不同于i5对i4 的比率(没有实现上述的关系)，因此难以保证输出电流和吸取电流具有相同的值。
日本专利特开No. 2006-270225的图3图示了电荷泵浦电路6，其从输出节点Nil 输出充电电流，以充电LPF 8的电容Cl，或使放电电流从输出节点Nll到Vss侧流动，以使 LPF 8的电容C1放电。用于使充电电流和放电电流相等的校正电荷泵电流AIpch，根据从 电荷泵浦校正电路9提供的比较放大信号，流到电荷泵浦电路6。 日本专利特开No. 2006-270225描述了 电荷泵浦校正电路9包括Pch M0S晶体 管PTla，其栅极的栅极尺寸(栅极长度或栅极宽度)是用于产生充电电流的Pch M0S晶体 管PT1的栅极尺寸的K倍。偏置电路7提供相同的偏压Vp到Pch M0S晶体管PT1的栅极 和PchM0S晶体管PTla的栅极。该现有技术文献还描述了 电荷泵浦校正电路9包括Nch M0S晶体管NT2a，其栅极的栅极尺寸(栅极长度或栅极宽度)是用于产生放电电流的Nch M0S晶体管NT2的栅极尺寸的K倍。偏置电路7提供相同的偏压Vn到Nch M0S晶体管NT2 的栅极和Nch M0S晶体管NT2a的栅极。电荷泵浦校正电路9产生比较放大信号，并将该比 较放大信号提供到电荷泵浦电路6，以使流到Pch M0S晶体管PTla的第一电流和流到Nch M0S晶体管NT2a的第二电流相等。根据日本专利特开No. 2006-270225，这可以使充电电流 和放电电流相等。 但是，由于M0S晶体管PT1、 PTla、 NT2和NT2a的制造工艺中的变化，M0S晶体管 PT1和PTla的栅极尺寸比率可能大大不同于M0S晶体管NT2和NT2a的栅极尺寸比率。在 此情况下，由于充电电流对第一电流的比率大大不同于放电电流对第二电流的比率，因此 难以使充电电流和放电电流相等。
发明内容
本发明提供一种用于执行校正的新布置，以使电荷泵电容的充电电流和放电电流 相等，而不使用每一个都与充电电流和放电电流中的相应的一个具有预定比率的多个电 流。 根据本发明的第一方面，提供一种具有第一模式和第二模式的电荷泵浦电路，该 第一模式是根据从外部接收的充电控制信号增加控制电压以及根据从外部接收的放电控 制信号减小控制电压的模式，该第二模式是执行校正操作的模式，该电荷泵浦电路包括用 于产生控制电压的电荷泵电容；充电单元，用于在第一模式中根据充电控制信号经由第一 节点输出充电电流，以便使电荷泵电容充电；放电单元，用于在第一模式中根据放电控制信 号经由第二节点吸取放电电流，以便使该电荷泵电容放电；具有一端和另一端的检测电阻 器，在第二模式中所述的一端被连接在第一节点和第二节点之间；电压源，用于提供基准电 压到检测电阻器的所述的另一端；校正单元，用于在第二模式中，基于当该充电单元输出充电电流到该检测电阻器的所述的一端和该放电单元吸取来自该检测电阻器的所述的一端
的放电电流时该检测电阻器的所述的一端的电压和基准电压之间的差值，校正从充电单元
输出的充电电流和要被放电单元吸取的放电电流，以使充电电流和放电电流相等。 根据本发明的第二方面，提供一种具有第一模式和第二模式的电荷泵浦电路，该
第一模式是根据从外部接收的充电控制信号增加控制电压以及根据从外部接收的放电控
制信号减小控制电压的模式，该第二模式是执行校正操作的模式，该电荷泵浦电路包括用
于产生控制电压的电荷泵电容；充电单元，用于在第一模式中根据充电控制信号经由第一
节点输出充电电流，以便使电荷泵电容充电；放电单元，用于在第一模式中根据放电控制信
号经由第二节点吸取放电电流，以便使该电荷泵电容放电；具有第一电极和第二电极的检
测电容，在第二模式中，该第一电极被连接到第一节点和第二节点之一且该第二电极接收
基准电压；设置开关，用于设置该检测电容的第一电极的电压；电压源，用于当该设置开关
导通时，提供基准电压到该检测电容的第一电极；以及校正单元，用于在第二模式中，基于
在设置开关将第一电极的电压设置在基准电压以及使充电单元输出充电电流到第一电极
的操作和使放电单元吸取来自第一电极的放电电流的操作被执行相等的时间之后该检测
电容的第一电极的电压和基准电压之间的差值，校正从充电单元输出的充电电流和要被放
电单元吸取的放电电流，以使充电电流和放电电流相等。 根据本发明的第三方面，提供一种具有第一模式和第二模式的电荷泵浦电路，该
第一模式是根据从外部接收的充电控制信号增加控制电压以及根据从外部接收的放电控
制信号减小控制电压的模式，该第二模式是执行校正操作的模式，该电荷泵浦电路包括用
于产生控制电压的电荷泵电容；充电单元，用于在第一模式中根据充电控制信号经由第一
节点输出充电电流，以便使电荷泵电容充电；放电单元，用于在第一模式中根据放电控制信
号经由第二节点吸取放电电流，以便使该电荷泵电容放电；具有一端和另一端的检测电阻
器，在第二模式中所述的一端被连接到第一节点和第二节点，而所述另一端被连接到电荷
泵电容；以及校正单元，用于在第一模式之后的第二模式中，基于当充电单元输出充电电流
到检测电阻器的所述的一端和放电单元吸取来自检测电阻器的所述的一端的放电电流时
检测电阻器的所述的一端的电压和所述的另一端的电压之间的差值，校正从充电单元输出
的充电电流和要被放电单元吸取的放电电流，以使充电电流和放电电流相等。 根据本发明的第四方面，提供一种用于产生对于从外部接收的外部时钟具有特定
相位关系的时钟的时钟发生器，其包括根据本发明的第一至第三方面的电荷泵浦电路；
压控产生电路，用于接收来自该电荷泵浦电路的控制电压，并产生具有与该控制电压对应
的频率的时钟和对于外部时钟具有与该控制电压对应的延迟量的时钟之一 ；以及相位比较
器，用于将外部时钟的相位与内部产生的时钟的相位相比较，并根据比较结果提供充电控 制信号和放电控制信号中的一个到电荷泵浦电路。 根据本发明，可以提供一种新的布置，其用于执行校正以使电荷泵电容的充电电 流和放电电流相等，而不使用每一个都具有对于充电电流和放电电流中的相应的一个的预 定比率的多个电流。 参考附图，从示例性实施例的以下描述将明白本发明的更多特点。
图1是示出了根据本发明第一实施例的时钟发生器1的布置的框图； 图2是示出了根据本发明第一实施例的电荷泵浦电路100的布置的框图； 图3是示出了根据本发明第二实施例的时钟发生器li的布置的框图； 图4是示出了根据本发明第二实施例的电荷泵浦电路100i的布置的框图； 图5是示出了第一偏置设置元件203和第二偏置设置元件204的布置的电路图； 图6是示出了根据本发明第三实施例的电荷泵浦电路100j的布置的框图； 图7是示出了电流差值检测电路105j的操作的时序图； 图8是示出了根据本发明第三实施例的电流校正电路106j的布置的电路图； 图9是示出了根据本发明第四实施例的电荷泵浦电路100k的布置的框图； 图10是示出了电流差值检测电路105k的操作的时序图； 图11是示出了根据本发明第五实施例的电荷泵浦电路100p的布置的框图；以及 图12是示出了电流差值检测电路105p的操作的时序图。
具体实施例方式
下面将参考图1描述根据本发明第一实施例的时钟发生器1。图1是示出了根据 本发明第一实施例的时钟发生器1的布置的框图。 时钟发生器l产生内部时钟ock，该内部时钟对于从外部(相对于时钟发生器l的 外部，该外部包括例如用于产生外部时钟rck的外部单元)接收的外部时钟rck具有特定 相位关系。时钟发生器1充当例如PLL(锁相环)电路或DLL(延迟锁定环)电路。 时钟发生器1主要包括分频器30、相位比较器10、电荷泵浦电路100以及压控产 生电路20。 分频器30将接收的内部时钟ock分频，以产生分频时钟ick，并将该分频时钟ick 提供到相位比较器IO。但是，如果该时钟发生器充当DLL电路，那么分频器30是不必要的。
相位比较器10接收来自外部的外部时钟rck和来自分频器30的分频时钟ick。 相位比较器10将外部时钟rck的相位与分频时钟ick的相位相比较。相位比较器10将表 示外部时钟rck和分频时钟ick之间相差的相差信号提供到电荷泵浦电路100，作为比较结 果。更具体地，相位比较器10将具有有效电平(active level)的充电控制信号"up"(第 一相差信号)和具有有效电平的放电控制信号"dw"(第二相差信号)之一提供到电荷泵浦 电路100。亦即，相位比较器IO根据分频时钟ick相对于外部时钟rck是否具有相位领先 或相位滞后，将充电控制信号"up"和放电控制信号"dw"之一改变到有效电平，并将具有有 效电平的该信号提供到电荷泵浦电路100。 电荷泵浦电路IOO根据从相位比较器IO接收的具有有效电平的充电控制信号 "up"，将电荷泵电容Ccp(之后将描述)充电，由此增加控制电压Vcp。替换的，电荷泵浦电 路100根据从相位比较器IO(相对于电荷泵浦电路100的外部，即，该外部包括例如用于产 生充电控制信号"up"或放电控制信号"dw"的相位比较器10)接收的具有有效电平的放电 控制信号"dw"使电荷泵电容Ccp放电，由此减小控制电压Vcp。电荷泵浦电路100将增加 或减小的控制电压Vcp输出到压控产生电路20。 压控产生电路20接收来自电荷泵浦电路100的控制电压Vcp，并产生具有与控制电压Vcp对应的频率的内部时钟ock或对于外部时钟rck具有与控制电压Vcp对应的延迟 量的内部时钟ock。压控产生电路20充当例如PLL电路中的压控振荡电路(VCO)或DLL电 路中的压控延迟电路。压控产生电路20将所产生的内部时钟ock输出到外部，并且还将它 提供到分频器30。 下面将参考图2描述根据本发明第一实施例的电荷泵浦电路100的布置。图2是 示出了根据本发明第一实施例的电荷泵浦电路100的布置的框图。 电荷泵浦电路IOO具有第一模式和第二模式。在第一模式中，控制电压Vcp被增 加或减小。在第二模式中，执行校正操作。 电荷泵浦电路100包括电荷泵电容Ccp、充电单元130、放电单元120、电流差值检 测电路105以及电流校正电路(校正单元)106。 在第一模式中，电荷泵电容Ccp产生控制电压Vcp。电荷泵电容Ccp包括用于保 持电荷的保持电极107和用于接收基准电压(例如，地电压)的基准电极108。保持电极 107被连接到电流差值检测电路105的第一输出端子0T1和电荷泵浦电路100的输出端子 OTcp。电荷泵浦电路100由此将来自输出端子OTcp的控制电压Vcp输出到压控产生电路 20(参见图1)。 在第一模式中，充电单元130接收来自相位比较器10的具有有效电平的充电控制 信号"up"(第一相差信号)，并由此经由第一节点Nl输出充电电流Ic，以使该电荷泵电容 Ccp充电。充电单元130包括可变充电电流源101、充电控制开关(第一开关)103以及第 三节点N3。可变充电电流源101输出电流IcO到第三节点N3。充电控制开关103将电流 差值检测电路105电连接到可变充电电流源101/将其从可变充电电流源101电断开。充 电控制开关103也将电荷泵电容Ccp电连接到可变充电电流源101/将其从可变充电电流 源101电断开。在从相位比较器10(图1)接收具有有效电平的充电控制信号"up"时，充 电控制开关103导通，以将可变充电电流源101连接到第一节点Nl。第三节点N3将可变充 电电流源101连接到充电控制开关103。 在第一模式中，放电单元120从相位比较器10接收具有有效电平的放电控制信号 "dw"(第二相差信号)，由此经由第二节点N2吸取放电电流Id，以使电荷泵电容Ccp放电。 放电单元120包括可变放电电流源102、放电控制开关(第二开关)104以及第四节点N4。 可变放电电流源102吸取来自第四节点N4的电流IdO。放电控制开关104将电流差值检测 电路105与可变放电电流源102电连接/将其从可变放电电流源102电断开。放电控制开 关104也将电荷泵电容Ccp与可变放电电流源102电连接/将其从可变放电电流源102电 断开。在从相位比较器10(参见图1)接收具有有效电平的放电控制信号"dw"时，放电控 制开关104导通，以将可变放电电流源102连接到第二节点N2。第四节点N4将可变放电电 流源102连接到放电控制开关104。 电流差值检测电路105具有连接到充电控制开关103和放电控制开关104的输入 端子IT1。在第二模式中，当充电控制开关103和放电控制开关104都导通时，电流差值检 测电路105检测与充电电流Ic和放电电流Id之间的差值对应的差值电流。
电流差值检测电路105的第一输出端子0T1连接到电荷泵电容Ccp。在第一模式 中，当充电控制开关103导通且放电控制开关104断开时，可变充电电流源101经由电流差 值检测电路105对电荷泵电容Ccp的保持电极107充电。在第一模式中，当充电控制开关
10103断开且放电控制开关104导通时，可变放电电流源102经由电流差值检测电路105将电 荷泵电容Ccp的保持电极107放电。在第一模式中，交替地执行这些操作，以调整要由电荷 泵电容Ccp产生的控制电压Vcp。 在第二模式中，电流差值检测电路105检测与放电电流Id和充电电流Ic之间的 差值对应的差值电流。更具体地，电流差值检测电路105包括检测电阻器1052和电压源 1051。在第二模式中，检测电阻器1052的一端被连接到第一节点N1和第二节点N2。在第 二模式中，与充电电流Ic和放电电流Id之间的差值对应的差值电流跨检测电阻器1052的 一端和另一端流动。电压源1051将基准电压提供到检测电阻器的所述另一端。在第二模 式中，电流差值检测电路105经由电流差值检测电路105的第二输出端子0T2，将检测电阻 器1052的所述的一端的电压提供到电流校正电路106。在第二模式中，电流差值检测电路 105经由电流差值检测电路105的第三输出端子0T3，将由电压源1051产生的基准电压提 供到电流校正电路106。亦即，在第二模式中，电流差值检测电路105将基准电压和检测电 阻器1052的所述的一端的电压提供到电流校正电路106。 在第二模式中，电流校正电路106基于电流差值检测电路105所检测的差值电流， 亦即，基于基准电压和检测电阻器1052的所述的一端的电压，来执行校正，以使充电电流 Ic的电流值和放电电流Id的电流值相等。 更具体地，在第二模式中，当充电控制开关103和放电控制开关104都导通时，电 流校正电路106接收基准电压和检测电阻器1052的所述的一端的电压。亦即，在第二模式 中，当充电单元130输出充电电流Ic到检测电阻器1052的所述的一端，且放电单元120吸 取来自检测电阻器1052的所述的一端的放电电流Id时，电流校正电路106接收基准电压 和检测电阻器1052的所述的一端的电压。基于该基准电压和检测电阻器1052的所述的一 端的电压之间的差值，电流校正电路106执行输出校正电流A Ic到第三节点N3的操作和 吸取来自第四节点N4的校正电流A Id的操作中的至少一个。 例如，如果校正之前的充电电流Icl大于校正之前的放电电流Idl，那么充电电流 Icl和放电电流Idl之间的差值电流(Icl-Idl)从检测电阻器1052的所述的一端流动到所 述的另一端。在此情况下，令Vref为提供给检测电阻器1052的所述的另一端的基准电压， 则检测电阻器1052的所述的一端的电压被给出为"Vref+RlX (Icl-Idl)"。电流校正电路 106基于Vref和检测电阻器1052的所述的一端的"Vref+Rl X (Icl-Idl)"之间的差值产生 校正电流。亦即，电流校正电路106输出校正电流AIc( =-(Icl-Idl) X1/2)到第三节点 N3，并吸取来自第四节点N4的校正电流AId( = (Icl-Idl) Xl/2)。要从充电单元130输
出的充电电流被给出为 Ic = Icl+A Ic = Icl-(IcHdl) Xl/2 = Icl Xl/2+Idl Xl/2 . (1) 要被放电单元120吸取的放电电流被给出为 Id = Idl+A Id = Idl+(IcHdl) X 1/2 = Icl Xl/2+Idl Xl/2 . (2) 如由公式(1)和(2)显而易见的，电流值被校正为
Ic = Id 替换的，例如，如果校正之前的充电电流Ic2小于校正之前的放电电流Id2，那么
充电电流Ic2和放电电流Id2之间的差值电流(Id2-Ic2)从检测电阻器1052的所述的另一
端流动到所述的一端。在此情况下，令Vref为提供到检测电阻器1052的所述的另一端的
基准电压，则检测电阻器1052的所述的一端的电压被给出为"Vref-RlX (Id2-Ic2)"。在接
收Vref和检测电阻器1052的所述的一端的"Vref-Rl X (Id2-Ic2)"时，电流校正电路106
产生校正电流。亦即，电流校正电路106输出校正电流AIc(= (Id2-Ic2) X1/2)到第三
节点N3，并吸取来自第四节点N4的校正电流AId( =-(Id2-Ic2) Xl/2)。要从充电单元
130输出的充电电流被给出为 Ic = Ic2+A Ic = Ic2+(Id2-Ic2) X 1/2 = Ic2Xl/2+Id2Xl/2 . (3) 要被放电单元120吸取的放电电流被给出为 Id = Id2+A Id = Id2-(Id2-Ic2) X 1/2 = Ic2Xl/2+Id2Xl/2 . (4) 如由公式(3)和(4)显而易见的，电流值被校正为 Ic = Id 以此方式，基于从电压源提供的基准电压，通过检测跨该检测电阻器两端产生的 电压，来检测充电电流和放电电流之间的差值。这避免了用于产生每一个都具有对充电电 流和放电电流中的相应一个的预定比率的第一和第二电流的电路布置。因此可以避免由于 制造工艺中的变化而由第一电流对充电电流的比率和第二电流对放电电流的比率之间的 差值所引起的在检测充电电流和放电电流之间的差值的精确度方面的任何降低。亦即，根 据该实施例，可以提供一种新的布置，其用于执行校正以使电荷泵电容的充电电流和放电 电流相等，而不使用每一个都对充电电流和放电电流中的相应的一个具有预定比率的多个 电流。 接下来，将说明电荷泵浦电路100的操作。 在电荷泵浦电路操作中，在从相位比较器10 (图1)接收具有有效电平的充电控制 信号"up"时，充电控制开关103导通。由此，电荷泵电容Ccp被从充电单元130输出的充 电电流Ic充电。在从相位比较器IO(图1)接收具有有效电平的放电控制信号"dw"时，放 电控制开关104导通。由此，电荷泵电容Ccp被放电单元120所吸取的放电电流Id放电。 这些操作交替地执行，以调整由电荷泵电容Ccp产生的控制电压Vcp。 在该实施例中，在电荷泵浦电路操作周期中提供用于校正充电电流和放电电流的 电流校正周期(第二模式)，由此校正电荷泵浦电路操作所必需的充电电流和放电电流。
在电流校正周期(第二模式)中，充电控制信号"up"使充电控制开关103导通， 同时，放电控制信号"dw"使放电控制开关104导通。从充电单元130输出的充电电流和被 放电单元120吸取的放电电流之间的差值电流流到电流差值检测电路105/从电流差值检 测电路105流出。 替换的，使充电控制开关103被充电控制信号"up"保持导通时的时间和放电控制开关104被放电控制信号"dw"保持导通时的时间相等。此时，使充电单元130输出充电电 流到电流差值检测电路105的操作和使放电单元120从电流差值检测电路105吸取放电电 流的操作被执行相等的时间。 电流差值检测电路105检测从充电单元130输出的充电电流Ic和被放电单元120 吸取的放电电流Id之间的电流差，并将对应于该电流差的输出信号(基准电压和检测电阻 器1052的所述的一端的电压)输出到电流校正电路106。电流校正电路106基于对应于 该电流差的输出信号输出电流校正信号。更具体地，电流校正电路106执行输出校正电流 A Ic到第三节点N3的操作和从第四节点N4吸取校正电流A Id的操作中的至少一个。以 此方式，电流校正电路106校正从充电单元130输出的充电电流Ic的电流值和被放电单元 120吸取的放电电流Id的电流值，以消除充电电流Ic和放电电流Id之间的差值。
在电荷泵浦电路操作周期期间(第一模式)，电流校正电路106保持在电流校正周 期期间设置的电流校正信号。电流校正电路106连续地执行输出校正电流AIc到第三节 点N3的操作和从第四节点N4吸取校正电流A Id的操作中的至少一个。
如上所述，在电荷泵浦电路操作周期(第一模式)期间，通过充电或放电该电荷泵 电容Ccp，调整控制电压Vcp。另一方面，在电流校正周期(第二模式)期间，基于与相位信 息没有相关性的充电控制信号"up"和放电控制信号"dw"，导通/断开控制充电控制开关 103和放电控制开关104。在该周期(第二模式)中，从充电单元130输出的充电电流Ic 和被放电单元120吸取的放电电流Id对控制电压Vcp的产生没有贡献。代之以，检测它们 之间的电流差，并执行电流校正以消除该电流差。使用电流校正周期期间校正的充电和放 电电流，执行电荷泵浦电路操作周期期间的电荷泵浦操作。然后，提供对于控制电压的产生 没有贡献的电流校正周期，以执行电流校正。重复这些操作使得能够实现使用总是被校正 以消除它们之间的差值电流的充电电流和放电电流的电荷泵浦电路操作。因此可以提升电 荷泵浦电路操作的精确度。 下面参考图3描述根据本发明第二实施例的时钟发生器li。图3是示出了根据本 发明第二实施例的时钟发生器li的布置的框图。下面将主要说明与第一实施例的不同点。
时钟发生器li包括相位比较器10i和电荷泵浦电路100i。相位比较器10i提供 第一充电控制信号upb、第二充电控制信号upc、第一放电控制信号dwb和第二放电控制信 号dwc到电荷泵浦电路100i。 如图4所示，电荷泵浦电路100i的内部布置不同于第一实施例。图4是示出了根 据本发明第二实施例的电荷泵浦电路100i的布置的框图。 电荷泵浦电路100i包括电荷泵电容Ccpi、充电单元230、放电单元220以及第一 偏置设置元件203。电荷泵浦电路100i还包括第二偏置设置元件204以及电流差值检测电 路211。 电荷泵电容Ccpi的保持电极107i被连接到第一偏置设置元件203和第二偏置设 置元件204。 充电单元230包括第一充电控制开关(第三开关)205、第二充电控制开关(第一 开关)207以及第一偏置电路209。 第一充电控制开关(第三开关)205将可变充电电流源101电连接到第一偏置电 路209/将其从第一偏置电路209电断开。在接收具有有效电平(给出充电指令的电平)的第一充电控制信号upb时，第一充电控制开关205关断，并且在接收具有非有效电平(给 出充电停止指令的电平)的第一充电控制信号upb时，第一充电控制开关205导通。
第二充电控制开关(第一开关)207将电流差值检测电路211电连接到可变充电 电流源101/将其从可变充电电流源101电断开。在接收具有有效电平(给出检测指令的 电平)的第二充电控制信号upc时，第二充电控制开关207导通，并且在接收具有非有效电 平(给出检测停止指令的电平)的第二充电控制信号upc时，第二充电控制开关207关断。
第一偏置电路209被连接到第一充电控制开关205。当第一充电控制开关205导 通时，第一偏置电路209吸取充电电流Ic( = IcO+AIc)，不将它输出到电荷泵电容Ccpi。 亦即，在第一模式中，在第一充电控制开关205的断态(off state)中，充电单元230输出 充电电流，但是在第一充电控制开关205的通态中，充电单元230不输出充电电流。
放电单元220包括第一放电控制开关(第四开关)206、第二放电控制开关(第二 开关)20S以及第二偏置电路210。 第一放电控制开关(第四开关)206将可变放电电流源102电连接到第二偏置电 路210/将其从第二偏置电路210电断开。在接收具有有效电平(给出放电指令的电平) 的第一放电控制信号dwb时，第一放电控制开关206关断，以及在接收具有非有效电平(给 出放电停止指令的电平)的第一放电控制信号dwb时，第一放电控制开关206导通。
第二放电控制开关(第二开关)208将电流差值检测电路211电连接到可变放电 电流源102/将其从可变放电电流源102电断开。在接收具有有效电平(给出检测指令的 电平)的第二放电控制信号dwc时，第二放电控制开关208导通，并且在接收具有非有效电 平(给出检测停止指令的电平)的第二放电控制信号dwc时，第二放电控制开关208关断。
第二偏置电路210被连接到第一放电控制开关206。当第一放电控制开关206导 通时，第二偏置电路210输出放电电流Id( = IdO+AId)，不从电荷泵电容Ccpi吸取它。
第一偏置设置元件203抑制从充电单元230输出的充电电流Ic的急剧变化。第 一偏置设置元件203被连接在充电单元230和电荷泵电容Ccpi之间。
第二偏置设置元件204抑制要被放电单元220吸取的放电电流Id的急剧变化。第 二偏置设置元件204被连接在电荷泵电容Ccpi和放电单元220之间。
电流差值检测电路211具有连接到第二充电控制开关207和第二放电控制开关 208的输入端子ITli。当第二充电控制开关207和第二放电控制开关208都导通，以及第 一充电控制开关205和第一放电控制开关206都关断时，电流差值检测电路211检测差值 电流。注意，电流差值检测电路211不包括第一输出端子0T1 (图2).
电荷泵浦电路100i的操作在以下点不同于第一实施例。 在电荷泵浦电路操作(第一模式)中，相位比较器10i(图3)提供具有非有效电 平的第二充电控制信号卯c到第二充电控制开关207。相位比较器10i (图3)还提供具有 非有效电平的第二放电控制信号dwc到第二放电控制开关208。因此，第二充电控制开关 207和第二放电控制开关208都关断。相位比较器10i (图3)还提供具有非有效电平的第 一充电控制信号卯b到第一充电控制开关205。 在接收来自相位比较器10i(图3)的具有有效电平(给出充电指令的电平)的第 一充电控制信号upb时，第一充电控制开关205关断。充电单元230经由第一偏置设置元 件203输出充电电流Ic到电荷泵电容Ccpi。亦即，当第二充电控制开关207和第二放电控制开关208关断，第一充电控制开关205关断，且第一放电控制开关206导通时，电荷泵电 容Ccpi被充电。 在接收来自相位比较器10i(图3)的具有有效电平(给出放电指令的电平)的第 一放电控制信号dwb时，第一放电控制开关206关断。放电单元220经由第二偏置设置元 件204，吸取来自电荷泵电容Ccpi的放电电流Id。亦即，当第二充电控制开关207和第二 放电控制开关208关断，第一充电控制开关205导通，且第一放电控制开关206关断时，电 荷泵电容Ccpi被放电。 在电流校正操作(第二模式)中，相位比较器10i(图3)提供具有有效电平的第 一充电控制信号卯b到第一充电控制开关205。相位比较器10i (图3)还提供具有有效电 平的第一放电控制信号dwb到第一放电控制开关206。因此，第一充电控制开关205和第一 放电控制开关206都被关断。 相位比较器10i (图3)还提供具有有效电平的第二充电控制信号upc到第二充电 控制开关207。相位比较器10i (图3)还提供具有有效电平的第二放电控制信号dwc到第 二放电控制开关208。因此，第二充电控制开关207和第二放电控制开关208都导通。当第 二充电控制开关207和第二放电控制开关208都导通，并且第一充电控制开关205和第一 放电控制开关206关断时，电流差值检测电路211检测该差值电流。 下面将参考图5更详细地描述第一偏置设置元件203和第二偏置设置元件204的 布置。图5是示出了第一偏置设置元件203和第二偏置设置元件204的布置的电路图。
第一偏置设置元件203包括共栅(gate-common)型的第二 PMOS晶体管M21。第二 PMOS晶体管M21具有连接到可变充电电流源101的源极、连接到电荷泵电容Ccpi的漏极、 以及连接到第一偏压Vbp的栅极。因此，第二PMOS晶体管M21的漏极至源极电压可以是恒 定的。这使得能够产生不受控制电压Vcp的电压值影响的充电电流Ic。
第二偏置设置元件204包括共栅型的第二NM0S晶体管M22。第二NMOS晶体管M22 具有连接到可变放电电流源102的源极、连接到电荷泵电容Ccpi的漏极、以及连接到第二 偏压Vbn的栅极。因此，第二 NMOS晶体管M22的漏极至源极电压可以是恒定的。这使得能 够产生不受控制电压Vcp的电压值影响的放电电流Id。 下面将参考图6描述根据本发明第三实施例的时钟发生器lj的电荷泵浦电路 100j。图6是示出了根据本发明第三实施例的电荷泵浦电路100j的布置的框图。下面将 主要说明与第一实施例的不同点。 电荷泵浦电路100 j包括电流差值检测电路105 j和电流校正电路106 j。 电流差值检测电路105j包括电压源1051j、检测电阻器1052j、第一开关305以及
第二开关306。 电压源1051 j包括恒压源308。恒压源308提供第一基准电压VI到差值电流检测 电阻器307的另一端(端子A)。恒压源308还经由第三输出端子0T3输出第一基准电压 VI到电流校正电路106j。 检测电阻器1052j包括差值电流检测电阻器307。与充电电流和放电电流之间的 差值对应的差值电流在差值电流检测电阻器307的一端(端子C)和另一端(端子A)之间 流动。差值电流检测电阻器307具有电阻值R1。因此，在差值电流检测电阻器307的所述 的一端，产生相对于基准电压具有与该差值电流对应的电压差的电压。
第一开关305将电流差值检测电路105j的输入端子IT1电连接到端子C或端子D/将其从端子C或端子D电断开。根据控制信号小1，第一开关305在其中输入端子IT1被连接到端子C的状态和其中输入端子IT1被连接到端子D的状态之间切换。差值电流检测电阻器307被连接到端子C。电荷泵电容Ccp被连接到端子D。 第二开关306将端子A或端子B电连接到电流差值检测电路105j的第二输出端子0T2/将其从电流差值检测电路105j的第二输出端子0T2电断开。根据控制信号小2，第二开关306在其中端子A被连接到第二输出端子0T2的状态和其中端子B被连接到第二输出端子0T2的状态之间切换。恒压源308和电流差值检测电路105j的第三输出端子0T3被连接到端子A。差值电流检测电阻器307的所述的一端(端子C)被连接到端子B。第二开关306将端子B连接到第二输出端子0T2，由此将差值电流检测电阻器307的所述的一端(端子C)的电压经由第二输出端子OT2输出到电流校正电路106j。差值电流检测电阻器307的另一端(端子A)的电压被经由第三输出端子0T3输出到电流校正电路106j。
由此，电流差值检测电路105j检测差值电流检测电阻器307的所述的一端(端子C)和所述的另一端(端子A)之间的电压差，从而检测充电电流和放电电流之间的差值电流。 接下来将参考图7描述电流差值检测电路105 j的操作。图7是示出了电流差值检测电路105j的操作的时序图。图7图示了作为低态有效信号(active low signal)的充电控制信号"卯"和作为高态有效信号(active high signal)的放电控制信号"dw"。
在电荷泵浦电路操作(第一模式)中，第一开关305将输入端子IT1连接到端子D。该操作的周期是图7中由"D"指示控制信号小1的周期。此时，第二开关306将端子B连接到第二输出端子0T2。该操作的周期是图7中由"B"指示控制信号小2的周期。
在电荷泵浦电路操作(第一模式)的周期期间，充电控制信号"up"和放电控制信号"dw"被有选择地设置在有效电平。在充电控制信号"up"被设置在有效电平时的周期期间，电荷泵电容Ccp被充电。在放电控制信号"dw"被设置在有效电平时的周期，电荷泵电容Ccp被放电。 在电流校正操作(第二模式)中，第一开关305将输入端子IT1连接到端子C。该操作的周期是图7中由"C"指示控制信号小1的周期。此时，第二开关306将端子B连接到第二输出端子0T2。该操作的周期是图7中由"B"指示控制信号小2的周期。
在电流校正操作(第二模式)的周期期间，充电控制信号"up"和放电控制信号"dw"被同时设置在有效电平。因此，充电电流和放电电流之间的差值电流流动到电流差值检测电路105j，或从电流差值检测电路105j流出。 如果从充电单元130输出的充电电流Ic和要被放电单元120吸取的放电电流Id没有差值，那么放电单元120恰当地完全吸取从充电单元130输出的充电电流Ic。因此，没有电流流动到差值电流检测电阻器307或从差值电流检测电阻器307流出，并且没有跨差值电流检测电阻器307产生电压差。 如果被放电单元120吸取的放电电流Id大于从充电单元130输出的充电电流Ic，那么从充电单元130输出的充电电流Ic对于将被放电单元120吸取的放电电流Id是不足的。因此，从恒压源308经由差值电流检测电阻器307输出用于补偿该不足的电流。此时，差值电流检测电阻器307和第一开关305之间的端子C的电压变得比差值电流检测电阻器
16307和恒压源308之间的端子A的电压低与该差值电流对应的电压量(电压差)。具有该电压差的跨差值电流检测电阻器307的电压被输出到第二输出端子0T2和第三输出端子0T3。
在此情况下，电流校正电路106j接收来自电流差值检测电路105j的第二输出端子和第三输出端子的输出信号，并确定被放电单元120吸取的放电电流Id大于从充电单元130输出的充电电流Ic。结果，电流校正电路106j执行增加从充电单元130输出的充电电流Ic和减小将被放电单元120吸取的放电电流Id的操作。 如果被放电单元120吸取的放电电流Id小于从充电单元130输出的充电电流Ic，那么从充电单元130输出的充电电流Ic对于将被放电单元120吸取的放电电流Id是足够的，并且还产生过剩电流。因此，该过剩电流被经由差值电流检测电阻器307输出到恒压源308。差值电流检测电阻器307和第一开关305之间的端子C的电压变得高于差值电流检测电阻器307和恒压源308之间的端子A的电压。 在此情况下，电流校正电路106j确定被放电单元120吸取的放电电流Id小于从充电单元130输出的充电电流Ic。电流校正电路106 j执行减小从充电单元130输出的充电电流Ic和增加将被放电单元120吸取的放电电流Id的操作。 以此方式，电流校正电路106 j基于从电流差值检测电路105 j输出的差值电流信号，输出电流校正信号，并执行校正，以消除从充电单元130输出的充电电流Ic和将被放电单元120吸取的放电电流Id之间的差值。 此外，通过图8所示的布置，电流校正电路106j产生校正电流A Ic和A Id。图8是示出了根据本发明第三实施例的电流校正电路106J的布置的电路图。
电流校正电路106J的输入端子IN1接收从电流差值检测电路105J的第二输出端子0T2输出的信号(差值电流检测电阻器307的所述的一端(端子C)的电压)。输入端子IN1被连接到PMOS晶体管M01的栅极和GND电压基准保持电容C02。 电流校正电路106j的输入端子IN2接收从电流差值检测电路105j的第三输出端子0T3输出的信号(差值电流检测电阻器307的所述的另一端(端子A)的电压)。输入端子IN2被连接到PMOS晶体管M02的栅极以及GND电压基准保持电容COl。
PM0S晶体管M01和M02形成差分对。用于产生校正电流的恒流源Ical被连接到PMOS晶体管M01和M02的源极。 NMOS晶体管M03的栅极和漏极被连接到PMOS晶体管M01的漏极。NMOS晶体管
M04的栅极被连接到NMOS晶体管M03的栅极和漏极，以形成电流镜电路。NMOS晶体管M05的栅极和漏极被连接到PMOS晶体管M02的漏极。NMOS晶体管
M06和M09的栅极被连接到NMOS晶体管M05的栅极和漏极，以形成电流镜电路。 PMOS晶体管M07的栅极和漏极被连接到PMOS晶体管M04的漏极。PMOS晶体管
M08和M10的栅极被连接到PMOS晶体管M07的栅极和漏极，以形成电流镜电路。NMOS晶体管M06的漏极被连接到PMOS晶体管M08的漏极。NMOS晶体管M09的漏
极被连接到PMOS晶体管M10的漏极。 PMOS晶体管Mil的栅极和漏极被连接到恒流源Icp，该恒流源Icp充当流GND电压的电荷泵电流的基本电流源。PMOS晶体管M12和M13的栅极被连接到PMOS晶体管Mil的栅极和漏极，以形成电流镜电路。NMOS晶体管M14的栅极和漏极被连接到PMOS晶体管M12的漏极。NMOS晶体管
17M15的栅极被连接到NM0S晶体管M14的栅极和漏极，以形成电流镜电路。
PMOS晶体管M13的漏极，亦即，第三节点N3，被连接到PMOS晶体管M08的漏极和NMOS晶体管M06的漏极之间的节点CN1。从节点CN1输出到第三节点N3的校正电流A Ic和从PMOS晶体管M13输出到第三节点N3的电流IcO对应于从充电单元130输出的充电电流Ic。 NMOS晶体管M15的漏极，亦即，第四节点N4，被连接到PMOS晶体管M10的漏极和NMOS晶体管M09的漏极之间的节点CN2。将被节点CN2从第四节点N4吸取的校正电流A Id和将被NMOS晶体管M15从第四节点N4吸取的电流IdO，对应于被放电单元120吸取的放电电流Id。 晶体管M01至M10充当电流校正电路106j。恒流源Icp和晶体管Mil至M13充当可变充电电流源101。恒流源Icp和晶体管M14和M15充当可变放电电流源102。
下面将描述图8所示的电路的操作。 例如，如果电流校正电路106j的输入端子IN1和IN2具有等电位，那么恒流源Ical的1/2电流值流到PMOS晶体管M01和M02的漏极。这些电流被相应的电流镜折返(turned)。这使从PMOS晶体管M08的漏极输出的电流值和输出到NMOS晶体管M06的漏极的电流值相等。这还使从PMOS晶体管M10的漏极输出的电流值和输出到NMOS晶体管M09的漏极的电流值相等。因此，来自恒流源Ical的电流对可变充电电流源101和可变放电电流源102的电流无贡献。从可变充电电流源101输出的电流IcO和被可变放电电流源102吸取的电流IdO两者都等于"Icp"。亦即，理想地，IcO = IdO = Icp。但是，实际上，从可变充电电流源101输出的电流IcO和从可变放电电流源102输出的电流IdO有时是不同的。
例如，考虑其中被可变放电电流源102吸取的电流IdO大于从可变充电电流源101输出的电流IcO的情况。假定充电单元130仅仅输出电流IcO作为充电电流Ic，以及放电单元120仅仅吸取电流IdO作为放电电流Id。在此情况下，从充电单元130输出的充电电流对于被放电单元120吸取的放电电流是不足的。因此，从恒压源308 (图6)经由差值电流检测电阻器307输出用于补偿该不足的电流。此时，差值电流检测电阻器307和第一开关305之间的端子C的电压变得低于差值电流检测电阻器307和恒压源308之间的端子A的电压。电流校正电路106j的输入端子IN1的电位变得低于输入端子IN2的电位。
大于恒流源Ical的1/2电流值的电流流到PMOS晶体管M01 ，小于恒流源Ical的1/2电流值的电流流到PMOS晶体管M02。令A Ical为可变电流值。电流"0. 5XIcal+A Ical"流到PMOS晶体管MOl，而电流"O. 5X leal-A Ical"流到PMOS晶体管M02。 因此，PMOS晶体管M08的漏极和NMOS晶体管M06的漏极之间的节点CN1输出电流"2X AIcal"作为校正电流AIc。从充电单元130输出的充电电流的值是"IcO+2X A Ical"。 类似地，PMOS晶体管M10的漏极和NMOS晶体管M09的漏极之间的节点CN2吸取电流"-2X AIcal"作为校正电流AId。要被放电单元120吸取的放电电流的值是"IdO-2X A Ical"。 以此方式，根据电流校正电路106j的输入端子INI的电位调整可变电流值A Ical，该电流校正电路106j的输入端子INI的电位低于输入端子IN2的电位。这使得能够实现反馈，以使从充电单元130输出的充电电流和要被放电单元120吸取的放电电流相等。 例如，考虑其中被可变放电电流源102吸取的电流Id0小于从可变充电电流源101输出的电流Ic0的情况。假定充电单元130仅仅输出电流IcO作为充电电流Ic，以及放电单元120仅仅吸取电流IdO作为放电电流Id。在此情况下，从充电单元130输出的充电电流对于要被放电单元120吸取的放电电流是足够的，并且还产生过剩电流。因此，该过剩电流被经由差值电流检测电阻器307输出到恒压源308。差值电流检测电阻器307和第一开关305之间的端子C的电压变得高于差值电流检测电阻器307和恒压源308之间的端子A的电压。 此时，电流"O. 5XIcal-AIcal" 流到PMOS晶体管MOl， 而电流"0. 5 X Ical+ A leal"流到PMOS晶体管M02。 因此，PMOS晶体管M08的漏极和NMOS晶体管M06的漏极之间的节点CN1输出电流"-2X AIcal"作为校正电流AIc。从充电单元130输出的充电电流的值是"IcO-2X A Ical"。 类似地，PMOS晶体管M10的漏极和NMOS晶体管M09的漏极之间的节点CN2吸取电流"2X AIcal"作为校正电流AId。要被放电单元120吸取的放电电流的值是"IdO+2X A Ical"。 以此方式，根据电流校正电路106j的输入端子IN2的电位调整可变电流值A Ical，该电流校正电路106j的输入端子IN2的电位低于输入端子INI的电位。这使能能够实现反馈，以使从充电单元130输出的充电电流和被放电单元120吸取的放电电流相等。
在电荷泵浦电路操作周期期间，执行以下操作。在电流校正周期，被连接到输入端子INI的GND电压基准保持电容C01以及被连接到输入端子IN2的GND电压基准保持电容C02保持电流差值检测电路105j的每个输出端子的电位。因此在电荷泵浦电路操作周期期间，保持电流校正电路106j的校正电流值。 注意，通过保持将第一开关305连接到端子C，该电流差值检测电路也可应用作为第二实施例的电流差值检测电路。 如上所述，在电流校正周期期间，该实施例的电流差值检测电路检测充电电流和放电电流之间的差值电流，由此使能能够进行电荷泵浦电路操作而没有充电电流和放电电流之间的差值电流。 下面将参考图9描述根据本发明第四实施例的时钟发生器lk的电荷泵浦电路100k。图9是示出了根据本发明第四实施例的电荷泵浦电路100k的布置的框图。下面将主要说明与第一实施例的不同点。 电流差值检测电路105k包括电压源1051k、检测电容1052k、第一开关605以及第二开关(设置开关)606。 电压源1051k包括第二恒压源608。在第二模式中，当第二开关(设置开关)606导通时，第二恒压源608提供第二基准电压V2到差值电流检测电容607的第一电极6071。第二恒压源608还经由第三输出端子0T3将第二基准电压V2提供到电流校正电路106j。
检测电容1052k包括差值电流检测电容607。差值电流检测电容607包括第一电极6071和第二电极6072。在第二模式中，第一电极6071被连接到第一节点N1或第二节点N2。因此，在第二模式中，与充电电流和放电电流之间的差值对应的差值电流等价地流到第 一电极6071或从第一电极6071流出。基准电压(例如，地电压)被提供给第二电极6072。 差值电流检测电容607具有电容值Cl 。 第一开关605将电流差值检测电路105k的输入端子IT1电连接到端子E或端子 F/将其从端子E或端子F电断开。根据控制信号小3，第一开关605在其中在第二模式中 输入端子IT1被连接到端子E的状态和其中在第一模式中输入端子IT1被连接到端子F的 状态之间切换。端子E被连接到差值电流检测电容607的第一电极6071和差值电流检测 电路105k的第二输出端子0T2。端子F被连接到电荷泵电容Ccp和电荷泵浦电路100k的 输出端子OTcp。 第二开关606将差值电流检测电容607的第一电极6071电连接到第二恒压源 608/将其从第二恒压源608电断开。第二开关606根据控制信号小4导通，来将差值电流 检测电容607的第一电极6071的电压设为第二基准电压V2。然后第二开关606关断。在 此情况下，当差值电流流动到差值电流检测电容607的第一电极6071或从差值电流检测电 容607的第一电极6071流出时，第一电极6071具有相对于第二基准电压V2具有与该差值 电流对应的电压差的电压。该电压被经由第二输出端子OT2输出到电流校正电路106j。
以此方式，在第二模式中，第二开关606将第一电极6071的电压设为第二基准电 压V2。然后，第一开关605的导通操作和第二开关606的导通操作被执行相等的时间。更 具体地，使充电单元130输出充电电流Ic到第一电极6071的操作和使放电单元120从第 一电极6071吸取放电电流Id的操作被执行相等的时间。在充电操作和放电操作已经执行 相等的时间之后，差值电流检测电路105k接收第二基准电压V2和差值电流检测电容607 的第一电极6071的电压。由此，电流校正电路106j基于第二基准电压V2和差值电流检测 电容607的第一电极6071的电压之间的差值，执行校正，以使从充电单元130输出的充电 电流Ic和要被放电单元120吸取的放电电流Id相等。 接下来将参考图10描述电流差值检测电路105k的操作。图10是示出了电流差 值检测电路105k的操作的时序图。图10图示了作为低态有效信号的充电控制信号"up" 和作为高态有效信号的放电控制信号"dw"。 在初始操作中，第二开关606接收具有有效电平的控制信号小4并导通。因此第 二开关606将差值电流检测电容607的第一电极6071的电压设置在第二基准电压V2。该 操作的周期是图10中由"通(on)"指示控制信号小4的周期。 在电荷泵浦电路操作(第一模式)中，第一开关605将输入端子IT1连接到端子 F。该操作的周期是图10中由"F"指示控制信号小3的周期。此时，第二开关606关断。该 操作的周期是图10中由"断(off)"指示控制信号小4的周期。 在电荷泵浦电路操作周期期间，充电控制信号"up"和放电控制信号"dw"被有选 择地设置在有效电平。在充电控制信号"up"被设置在有效电平时的周期期间，电荷泵电容 Ccp被充电。在放电控制信号"dw"被设置在有效电平的周期期间，电荷泵电容Ccp被放电。
在电流校正操作(第二模式)中，第一开关605将输入端子IT1连接到端子E。该 操作的周期是图10中由"E"指示控制信号小3的周期。此时，第二开关606关断。该操作 的周期是图10中由"断"表示控制信号小4的周期。 在电流校正操作(第二模式)的周期期间，在相等的时间中将充电控制信号"up"
20和放电控制信号"dw"有选择地设置在有效电平。因此，在差值电流检测电容607中累积了 与充电电流和放电电流之间的差值电流对应的电荷。 更具体地，当充电控制开关103导通且放电控制开关104关断时，通过可变充电电 流源101的电流来将差值电流检测电容C1充电。当充电控制开关103关断且放电控制开 关104导通时，通过可变放电电流源102的电流使差值电流检测电容C1放电。
注意，可以使充电控制开关103导通且放电控制开关104关断的时间与充电控制 开关103关断且放电控制开关104导通的时间相等，并且可以重复该操作。
例如，如果从充电单元130输出的充电电流Ic和要被放电单元120吸取的放电电 流Id没有差值，那么从可变充电电流源101提供的电荷等于被去除到可变放电电流源102 的电荷。因此，差值电流检测电容C1的第一电极的电压被设置在第二基准电压V2。
例如，如果被放电单元120吸取的放电电流Id大于从充电单元130输出的充电电 流Ic，那么通过从充电单元130输出的充电电流Ic提供的电荷对于通过要被放电单元120 吸取的放电电流Id去除的电荷是不足的。因此，差值电流检测电容C1的电压从初始值V1 降低。差值电流检测电容C1的初始值V1和降低的电压之间的电压差被输出到第一输出端 子和第二输出端子。电流校正电路106j接收来自电流差值检测电路105k的第二输出端子 0T2和第三输出端子0T3的输出信号，并确定被放电单元120吸取的放电电流Id大于从充 电单元130输出的充电电流Ic。结果，电流校正电路106 j执行增加从充电单元130输出的 充电电流Ic和减小要被放电单元120吸取的放电电流Id的校正操作。
例如，考虑其中被放电单元120吸取的放电电流Id小于从充电单元130输出的 充电电流Ic的情况。在此情况下，通过从充电单元130输出的充电电流Ic提供的电荷对 于通过要被放电单元120吸取的放电电流Id去除的电荷是足够的，并且还产生过剩电流。 因此，差值电流检测电容C1的电压从作为初始值的第二基准电压V2上升。电流校正电路 106j确定被放电单元120吸取的放电电流Id小于从充电单元130输出的充电电流Ic，并 执行减小从充电单元130输出的充电电流Ic和增加要被放电单元120吸取的放电电流Id 的操作。 下面将参考图11描述根据本发明第五实施例的时钟发生器lp的电荷泵浦电路
lOOp。图ll是示出了根据本发明第五实施例的电荷泵浦电路100p的布置的框图。下面将
主要说明与第一和第三实施例的不同点。 电荷泵浦电路lOOp包括差值电流检测电路105p。 电流差值检测电路105p包括检测电阻器1051p、第九开关805和第十开关806。差 值电流检测电路105p不包括电压源。 检测电阻器1051p使用电荷泵电容Ccp的保持电极107的电压作为基准，产生对 应于差值电流的电压。更具体地，检测电阻器1051p包括差值电流检测电阻器307。在第二 模式中，差值电流检测电阻器307的所述的一端被连接到第一节点Nl和第二节点N2。在第 二模式中，与充电电流和放电电流之间的差值对应的差值电流在差值电流检测电阻器307 的所述的一端(端子G)和所述的另一端(端子H)之间流动。差值电流检测电阻器307具 有电阻值Rl。在第一模式之后的第二模式中，电荷泵电容Ccp的保持电极107将所产生的 控制电压Vcp提供到差值电流检测电阻器307的所述的另一端(端子H)。因此，通过电阻 值Rl，在差值电流检测电阻器307的一端产生相对于控制电压Vcp具有与该差值电流对应的电压差的电压。 第九开关805将差值电流检测电阻器307的所述的一端(端子G)电连接到差值 电流检测电路105p的第二输出端子0T2/将其从差值电流检测电路105p的第二输出端子 0T2电断开。第九开关805根据控制信号小5导通，以经由第二输出端子0T2将差值电流检 测电阻器307的所述的一端(端子G)的电压提供到电流校正电路106j。
第十开关806将差值电流检测电阻器307的所述的另一端(端子H)电连接到差 值电流检测电路105p的第三输出端子0T3/将其从差值电流检测电路105p的第三输出端 子0T3电断开。第十开关806根据控制信号小6导通，以经由第三输出端子OT3将差值电 流检测电阻器307的所述的另一端(端子H)的电压(亦即，控制电压Vcp)提供到电流校 正电路106 j。 因此电流差值检测电路105p检测差值电流检测电阻器307的所述的一端(端子 G)和所述的另一端(端子H)之间的电压差，由此检测充电电流和放电电流之间的差值电 流。 接下来将参考图12描述电流差值检测电路105p的操作。图12是示出了电流差 值检测电路105p的操作的时序图。图12图示了作为低态有效信号的充电控制信号"up" 和作为高态有效信号的放电控制信号"dw"。 在电荷泵浦电路操作中，第九开关805和第十开关806关断，以分别将差值电流检 测电阻器307的所述的一端(端子G)和所述的另一端(端子H)从第二输出端子0T2和第 三输出端子0T3电断开。该操作的周期是图12中由"断"指示控制信号小5和畅的周期。
在电荷泵浦电路操作(第一模式)周期期间，充电控制信号"up"和放电控制信号 "dw"被有选择地设置在有效电平。在充电控制信号"up"被设置在有效电平时的周期期间， 电荷泵电容Ccp被充电。在放电控制信号"dw"被设置在有效电平时的周期期间，电荷泵电 容Ccp被放电。 在电流校正操作(第二模式)中，第九开关805和第十开关806导通，以将差值电 流检测电阻器307的所述的一端(端子G)和所述的另一端(端子H)分别电连接到第二输 出端子0T2和第三输出端子0T3。该操作的周期是图12中由"通"指示控制信号小5和小6 的周期。 在电流校正操作的周期期间，充电控制信号"up"和放电控制信号"dw"被同时设 置在有效电平。因此，充电电流和放电电流之间的差值电流流动到电流差值检测电路105p， 或从电流差值检测电路105p流出。 在上述实施例中，电荷泵浦电路操作周期和电流校正周期被交替地重复。这使得
能够实现使用总是被校正以消除它们之间的差值电流的充电电流和放电电流的电荷泵浦
电路操作。但是，可以例如在激活该电路的时候仅一次或在每次从待机(standby)状态开
始操作时提供该电流校正周期。可以通过在提供的电流校正周期期间的电流校正信号使校
正电流值固定，然后仅使用该固定电流值的电荷泵浦电路操作周期可以继续。 在上述实施例中，电流校正电路校正充电电流的电流值和放电电流的电流值两
者。但是，可以仅仅校正充电电流或放电电流，来消除充电电流和放电电流之间的差值电流。 如上所述，根据该实施例，该电荷泵浦电路使用到电荷泵电容的充电电流和放电
22电流执行电流校正。这使之能够使充电电流和放电电流相等，并提高精确度。 注意，上述实施例仅仅是践行本发明的例子，不应该解释为限制本发明的技术范
围。也即，本发明可以进行各种改变和修改而不脱离其技术范围和主要特征。 尽管已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开
的示例性实施例。因此，下述权利要求的范围应被给予最广泛的解释，以便包含所有这些修
改和等效的结构及功能。
权利要求
一种电荷泵浦电路，其具有第一模式和第二模式，该第一模式是根据从外部接收的充电控制信号增加控制电压以及根据从外部接收的放电控制信号减小控制电压的模式，该第二模式是执行校正操作的模式，该电荷泵浦电路包括电荷泵电容，用于产生控制电压；充电单元，用于在第一模式中根据充电控制信号经由第一节点输出充电电流，以便将该电荷泵电容充电；放电单元，用于在第一模式中根据放电控制信号经由第二节点吸取放电电流，以便使该电荷泵电容放电；具有一端和另一端的检测电阻器，在第二模式中所述的一端被连接在第一节点和第二节点之间；电压源，用于提供基准电压到检测电阻器的所述的另一端；校正单元，用于在第二模式中，基于当充电单元输出充电电流到检测电阻器的所述的一端和放电单元从检测电阻器的所述的一端吸取放电电流时检测电阻器的所述的一端的电压和基准电压之间的差值，校正从充电单元输出的充电电流和要被放电单元吸取的放电电流，以使充电电流和放电电流相等。
2. 根据权利要求l的电路，其中该充电单元包括充电电流源；第一开关，其根据充电控制信号导通，以便将第一节点连接到充电电流源；以及第三节点，用于将该充电电流源连接到第一开关，该放电单元包括放电电流源；第二开关，其根据放电控制信号导通，以便将该第二节点连接到放电电流源；以及第四节点，用于将该放电电流源连接到第二开关，在第二模式中，校正单元基于当第一开关和第二开关都导通时检测电阻器的所述的一端的电压和基准电压之间的差值，执行输出校正电流到第三节点的操作和从第四节点吸取校正电流的操作中的至少一个，在第二模式中，该充电单元输出从充电电流源输出到第三节点的电流以及从校正单元输出到第三节点的校正电流，作为充电电流，以及在第二模式中，该放电单元吸取要被放电电流源从第四节点吸取的电流和要被校正单元从第四节点吸取的校正电流，作为放电电流。
3. 根据权利要求2的电路，其中该充电单元还包括第一偏置电路；以及第三开关，用于将第三节点电连接到第一偏置电路/将第三节点从第一偏置电路电断开，该放电单元还包括第二偏置电路；以及第四开关，用于将第四节点电连接到第二偏置电路/将第四节点从第二偏置电路电断开，以及其中在第一模式中，当第三开关导通时，第一偏置电路吸取电流而不将该电荷泵电容充电，在第一模式中，当第四开关导通时，第二偏置电路输出电流而不使该电荷泵电容放电，以及在第二模式中，当第一开关和第二开关都导通以及第三开关和第四开关都关断时，校正单元接收检测电阻器的所述的一端的电压和基准电压。
4. 一种电荷泵浦电路，其具有第一模式和第二模式，该第一模式是根据从外部接收的充电控制信号增加控制电压以及根据从外部接收的放电控制信号减小控制电压的模式，该第二模式是执行校正操作的模式，该电荷泵浦电路包括电荷泵电容，用于产生控制电压；充电单元，用于在第一模式中根据充电控制信号经由第一节点输出充电电流，以便将该电荷泵电容充电；放电单元，用于在第一模式中根据放电控制信号经由第二节点吸取放电电流，以便使该电荷泵电容放电；具有第一电极和第二电极的检测电容，在第二模式中第一电极被连接到第一节点和第二节点之一并且该第二电极接收基准电压；设置开关，用于设置检测电容的第一电极的电压；电压源，用于当该设置开关导通时，提供基准电压到检测电容的第一电极；以及校正单元，用于在第二模式中，基于在设置开关将第一电极的电压设置在基准电压以及使充电单元输出充电电流到第一电极的操作和使放电单元从第一电极吸取放电电流的操作被执行相等的时间之后检测电容的第一电极的电压和基准电压之间的差值，校正从充电单元输出的充电电流和要被放电单元吸取的放电电流，以使充电电流和放电电流相等。
5. 根据权利要求4的电路，其中该充电单元包括充电电流源；第一开关，其根据充电控制信号导通，以便将第一节点连接到充电电流源；以及第三节点，用于将该充电电流源连接到第一开关，该放电单元包括放电电流源；第二开关，其根据放电控制信号导通，以便将第二节点连接到放电电流源；以及第四节点，用于将该放电电流源连接到第二开关，在第二模式中，校正单元基于当设置开关将第一电极的电压设置在基准电压以及使充电单元输出充电电流到第一电极的操作和使放电单元从第一电极吸取放电电流的操作被执行相等的时间时检测电容的第一电极的电压和基准电压之间的差值，执行输出校正电流到第三节点的操作和从第四节点吸取校正电流的操作中的至少一个，以及，在第二模式中，该充电单元将从充电电流源输出到第三节点的电流和从校正单元输出到第三节点的校正电流输出，作为充电电流，以及在第二模式中，该放电单元吸取要被放电电流源从第四节点吸取的电流和要被校正单元从第四节点吸取的校正电流，作为放电电流。
6. —种电荷泵浦电路，其具有第一模式和第二模式，该第一模式是根据从外部接收的充电控制信号增加控制电压以及根据从外部接收的放电控制信号减小控制电压的模式，该第二模式是执行校正操作的模式，该电荷泵浦电路包括电荷泵电容，用于产生控制电压；充电单元，用于在第一模式中根据充电控制信号经由第一节点输出充电电流，以便将电荷泵电容充电；放电单元，用于在第一模式中根据放电控制信号经由第二节点吸取放电电流，以便使该电荷泵电容放电；具有一端和另一端的检测电阻器，在第二模式中所述的一端被连接到第一节点和第二节点而所述的另一端被连接到电荷泵电容；以及校正单元，用于在第一模式之后的第二模式中，基于当充电单元输出充电电流到检测电阻器的所述的一端且放电单元从检测电阻器的所述的一端吸取放电电流时检测电阻器的所述的一端的电压和所述的另一端的电压之间的差值，校正从充电单元输出的充电电流和要被放电单元吸取的放电电流，以使充电电流和放电电流相等。
7. 根据权利要求6的电路，其中该充电单元包括充电电流源；第一开关，其根据充电控制信号导通，以便将第一节点连接到充电电流源；以及第三节点，用于将充电电流源连接到第一开关，该放电单元包括放电电流源；第二开关，其根据放电控制信号导通，以便将第二节点连接到放电电流源；以及第四节点，用于将放电电流源连接到第二开关，在第一模式之后的第二模式中，校正单元基于当第一开关和第二开关都导通时检测电阻器的所述的一端的电压和所述的另一端的电压之间的差值，执行输出校正电流到第三节点的操作和从第四节点吸取校正电流的操作中的至少一个，在第二模式中，该充电单元将从充电电流源输出到第三节点的电流和从校正单元输出到第三节点的校正电流输出，作为充电电流，以及在第二模式中，该放电单元吸取要被放电电流源从第四节点吸取的电流和要被校正单元从第四节点吸取的校正电流，作为放电电流。
8. —种用于产生时钟的时钟发生器，该时钟对于从外部接收的外部时钟具有特定相位关系，该时钟发生器包括权利要求1的电荷泵浦电路；压控产生电路，用于接收来自电荷泵浦电路的控制电压，并产生具有与控制电压对应的频率的时钟和对于外部时钟具有与控制电压对应的延迟量的时钟之一 ；以及相位比较器，用于将外部时钟的相位与内部产生的时钟的相位相比较，并根据比较结果提供充电控制信号和放电控制信号之一到电荷泵浦电路。
9. 一种用于产生时钟的时钟发生器，该时钟对于从外部接收的外部时钟具有特定相位关系，该时钟发生器包括权利要求4的电荷泵浦电路；压控产生电路，用于接收来自电荷泵浦电路的控制电压，并产生具有与控制电压对应的频率的时钟和对于外部时钟具有与控制电压对应的延迟量的时钟之一 ；以及相位比较器，用于将外部时钟的相位与内部产生的时钟的相位相比较，并根据比较结果提供充电控制信号和放电控制信号之一到电荷泵浦电路。
10. —种用于产生时钟的时钟发生器，该时钟对于从外部接收的外部时钟具有特定相位关系，该时钟发生器包括权利要求6的电荷泵浦电路；压控产生电路，用于接收来自电荷泵浦电路的控制电压，并产生具有与控制电压对应的频率的时钟和对于外部时钟具有与控制电压对应的延迟量的时钟之一 ；以及相位比较器，用于将外部时钟的相位与内部产生的时钟的相位相比较，并根据比较结果提供充电控制信号和放电控制信号之一到电荷泵浦电路。
全文摘要
本发明涉及电荷泵浦电路和时钟发生器。一种电荷泵浦电路包括电荷泵电容；充电单元；放电单元；具有一端和另一端的检测电阻器，在第二模式中，该一端被连接在第一节点和第二节点之间；电压源，用于提供基准电压到检测电阻器的所述的另一端；校正单元，用于在第二模式中，基于当充电单元输出充电电流到检测电阻器的所述的一端和放电单元从检测电阻器的所述的一端吸取放电电流时检测电阻器的所述的一端的电压和基准电压之间的差值，校正从充电单元输出的充电电流和要被放电单元吸取的放电电流，以使充电电流和放电电流相等。
文档编号H02M3/07GK101729064SQ20091017977
公开日2010年6月9日 申请日期2009年10月19日 优先权日2008年10月22日
发明者山崎善一 申请人:佳能株式会社