专利名称：一种电荷泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及锁相环(phase-lockedloop, PLL)，尤其涉及一种电荷泵。
背景技术：
在低成本的IC解决方案中，电荷泵广泛应用于现代的PLL中，如图1 所示，PLL包括参考时钟，鉴频鉴相器，电荷泵，低通滤波器，VCO以及分 频模块，输出信号是Vout (t)。然而，当电荷泵应用于电路中时，电荷泵本 身具有非理想的行为，在设计PLL时需要考虑电荷泵的实际问题。
PLL是与电荷泵有关的非平衡大信号操作，电荷泵将时间信息转换为电 压模拟量以控制压控振荡器(Voltage Controlled Oscillators, VCO)
在频率合成中，电荷泵是判断因为不必要的调频调制引起的参考毛剌程 度的主要模块，因此需要仔细地考虑和设计电荷泵的非理想效应。
图2是现有技术中提供的电荷泵。
图2用单位增益放大器减少电荷分享效应，这种结构对于减少非理想作 用很有效。该电荷泵包括第一至第四开关S1-S4，信号DWB， UP， UPB， DW，分别控制着第一至第四开关Sl-S4的打开与关闭，UPB， UP， DW， DWB是由鉴频鉴相器输出、控制开关打开与否的时间信号；放大器，以及
第一电流源IUP和第二IDN，第一电流源IUP的输出端分别与第三开关S3、第
二 S2的一端连接，第三开关S3的另一端连接至第四开关S4的一端，以及 放大器的输出端；第四开关S4的另一端连接至第二电流源lDw的输入端，第 二电流源lDM的输出端接地；第一电流源IuP的输入端接电源；第二开关S2 的另一端分别与放大器的正输入端和第一开关Sl的一端连接，第一开关Sl 的另一端连接至第二电流源IDW的输入端；放大器的负输入端与输出端连接; 电荷泵的输出端与放大器的正输入端连接。
图2a所示电荷泵放电状态图如图3所示，第二电流源lDw会从放大器中 抽取(draw-out)电流，这会影响放大器的性能。如图3所示，充电时，第一开关S1、第四开关S4关闭，第二开关S2、第三开关S3打开，放电时， 第一S1、第四S4打开，第二S2、第三S3关闭。图中带有箭头的折线表示 放电时电流的流向。
发明内容
为了解决上述的技术问题，提供了一种电荷泵，其目的在于，去除锁相 器中的参考毛刺。
本发明提供了一种电荷泵，包括第一电流源，第二电流源，第一开关， 第二开关，第三开关，第四开关，以及放大器；电荷泵具有第一输出端；第 一电流源的输出端分别与第一开关和第三开关的一端连接，第三开关的另一 端连接至第四开关的一端以及放大器的输出端；第四开关的另一端连接至第 二电流源的输入端，第二电流源的输出端接地；第一电流源的输入端接电源； 第一开关的另一端分别与放大器的正输入端和第二开关的一端连接，第二开 关的另一端连接至第二电流源的输入端；放大器的负输入端与放大器的输出 端连接；电荷泵的第一输出端与放大器的正输入端连接；还包括第三电流源， 第四电流源，第五开关和第六开关；
第三电流源的输入端与电源连接，第三电流源的输出端与第五开关的一 端连接；第五开关的另一端分别与放大器的输出端和第六开关的一端连接； 第六开关的另一端与第四电流源的输入端连接，第四电流源的输出端接地。
在放电时，第一开关、第四开关和第五开关打开，第二开关、第三开关 和第六开关关闭；在充电时，第一开关、第四开关和第五开关关闭，第二开 关、第三开关和第六开关打开。
电荷泵还具有第二输出端，该第二输出端与放大器的输出端连接，该第 二输出端的输出信号跟随第一输出端的输出信号。
信号UPB控制第一开关和第六开关的打开与关闭，信号DN控制开关第 二开关和第五开关的打开与关闭，信号DNB控制第四开关的打开与关闭， 信号UP控制第三开关的打开与关闭；信号UPB、信号DN、信号DNB和信 号UP由鉴频鉴相器输出。
第一电流源的电流值、第二电流源的电流值、第三电流源的电流值和第 四电流源的电流值均相同。本发明通过增加一电流支路，使跟随输出端能够很好的跟随电荷泵的输
出，可以有效去除PLL参考毛刺，减少电荷分享。
图1是现有技术中PLL的结构示意图2是现有技术中电荷泵的电路图3是图2所示电荷泵的放电状态图4是本发明提供的电荷泵的放电状态图5a是图3中所示电荷泵的输出端OUTT的仿真结果；
图5b是图3中所示电荷泵的输出端OUT的仿真结果；
图6a是图4所示电荷泵的输出端OUTT的仿真结果；
图6b是图4所示电荷泵的输出端OUT的仿真结果。
具体实施例方式
下面结合附图，对本发明做进一步的详细描述。
图4是本发明提供的电荷泵放电状态图，信号UPB、 UP、 DN和DNB 是由鉴频鉴相器输出，控制开关打开与否的时间信号；信号UPB控制第一开 关S1、第六开关S6的打开与关闭，信号DN控制第二开关S2、第五开关S5 的打开与关闭，信号DNB控制第四开关S4的打开与关闭，信号UP控制第 三开关S3的打开与关闭。本发明提供的电荷泵包括:第一至第六开关S1-S6，
第一和第二电流源IUP和IDN，以及第三和第四电流源Iup，和I加，。第一电流
源IuP的输出端分别与第三开关S3、第一开关S1的一端连接，第三开关S3 的另一端连接至第四开关S4的一端，以及放大器的输出端；第四开关S4的
另一端连接至第二电流源IDW的输入端，第二电流源IDW的输出端接地；第一
电流源IuP的输入端接电源；第一开关S1的另一端分别与放大器的正输入端 和第二开关S2的一端连接，第二开关S2的另一端连接至第二电流源Idn的 输入端；放大器的负输入端与输出端连接；电荷泵的输出端与放大器的正输 入端连接；第三电流源Iup，的输入端与电源连接，第三电流源Iup，的输入 端与第五开关S5的一端连接，第五开关S5的另一端与放大器 输出端以及第六开关S6的一端连接，第六开关S6的另一端与第四电流源I^'的输入 端连接，第四电流源IDN'的输出端接地。放大器的输出端还连接有另一个 输出端OUTT，该另一个输出端OUTT的会跟随放大器正输入端的信号变化。
放电时，第一开关S1、第四开关S4、第五开关S5打开，第二开关S2、 第三开关S3、第六开关S6关闭；充电时第二开关S2、第三开关S3、第六开 关S6打开，第一开关S1、第四开关S4、第五开关S5关闭。图中带有箭头 的折线表示放电时电流的流向。
由于第二电流源I加从第三电流源Iup'获取电流，第三和第四电流源 Idn，、 Iup，的电流值与第一和第二电流源Iup、 lDN电流值均相等，因此放大 器会正常工作而不受任何影响。
图5a和图5b是图3中所示电荷泵的输出端OUTT和OUT的仿真结果， 其中输出端OUTT的输出不能够很好的跟随输出端OUT的输出，有毛刺产 生。
图6a和图6b是图4所示电荷泵的输出端OUTT和OUT的仿真结果， 其中输出端OUTT的输出能够很好的跟随输出端OUT的输出，基本上消除 了毛刺。
本领域的技术人员在不脱离权利要求书确定的本发明的精神和范围的条 件下，还可以对以上内容进行各种各样的修改。因此本发明的范围并不仅限 于以上的说明，而是由权利要求书的范围来确定的。
权利要求
1.一种电荷泵，包括第一电流源，第二电流源，第一开关，第二开关，第三开关，第四开关，以及放大器；电荷泵具有第一输出端；第一电流源的输出端分别与第一开关和第三开关的一端连接，第三开关的另一端连接至第四开关的一端以及放大器的输出端；第四开关的另一端连接至第二电流源的输入端，第二电流源的输出端接地；第一电流源的输入端接电源；第一开关的另一端分别与放大器的正输入端和第二开关的一端连接，第二开关的另一端连接至第二电流源的输入端；放大器的负输入端与放大器的输出端连接；电荷泵的第一输出端与放大器的正输入端连接；其特征在于，还包括第三电流源，第四电流源，第五开关和第六开关；第三电流源的输入端与电源连接，第三电流源的输出端与第五开关的一端连接；第五开关的另一端分别与放大器的输出端和第六开关的一端连接；第六开关的另一端与第四电流源的输入端连接，第四电流源的输出端接地。
2. 如权利要求l所述的电荷泵，其特征在于，在放电时，第一开关、第 四开关和第五开关打开，第二开关、第三开关和第六开关关闭；在充电时， 第一开关、第四开关和第五开关关闭，第二开关、第三开关和第六开关打开。
3. 如权利要求1所述的电荷泵，其特征在于，电荷泵还具有第二输出端， 该第二输出端与放大器的输出端连接，该第二输出端的输出信号跟随第一输 出端的输出信号。
4. 如权利要求2所述的电荷泵，其特征在于，信号UPB控制第一开关 和第六开关的打开与关闭，信号DN控制开关第二开关和第五开关的打开与 关闭，信号DNB控制第四开关的打开与关闭，信号UP控制第三开关的打开 与关闭；信号UPB、信号DN、信号DNB和信号UP由鉴频鉴相器输出。
5. 如权利要求l所述的电荷泵，其特征在于，第一电流源的电流值、第 二电流源的电流值、第三电流源的电流值和第四电流源的电流值均相同。
全文摘要
本发明涉及一种电荷泵，包括第一电流源，第二电流源，第一开关，第二开关，第三开关，第四开关，以及放大器；电荷泵具有第一输出端；还包括第三电流源，第四电流源，第五开关和第六开关；第三电流源的输入端与电源连接，第三电流源的输出端与第五开关的一端连接；第五开关的另一端分别与放大器的输出端和第六开关的一端连接；第六开关的另一端与第四电流源的输入端连接，第四电流源的输出端接地。本发明通过增加一电流支路，使跟随输出端能够很好的跟随电荷泵的输出，可以有效去除PLL参考毛刺，减少电荷分享。
文档编号H03L7/08GK101674077SQ200910196120
公开日2010年3月17日 申请日期2009年9月22日 优先权日2009年9月22日
发明者段新东, 陈晓杰 申请人:上海宏力半导体制造有限公司