用于锁相环的电荷泵电路及控制方法、锁相环电路与流程

本发明涉及电路，具体地涉及一种用于锁相环的电荷泵电路及控制方法、锁相环电路。

背景技术：

1、随着锁相环电路被越来越广泛地应用在芯片中，如何设计低抖动特性的锁相环电路也成为热门研究的重点。

2、电荷泵作为锁相环电路中的一个重要模块，接收鉴频鉴相器的输出信号并产生相应的电流，输出到环路滤波器中从而生成控制压控震荡器的控制电压，以获得锁相环期望的输出频率。然而，鉴频鉴相器为了避免鉴相死区通常会人为地添加一个延时电路，使得电荷泵输出的充电电流与放电电流会存在同时导通的时间，在此期间任何充放电电流的不匹配都会造成压控震荡器控制电压上的纹波，从而导致锁相环的输出产生抖动。此外，在小数分频锁相环中，电荷泵充电电流与放电电流的不匹配带来的非线性会导致高频的量化噪声被折叠到低频，从而恶化锁相环电路的相位噪声。因此需要提高电荷泵输出电流的匹配度。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种用于锁相环的电荷泵电路及控制方法、锁相环电路，以提高电荷泵输出电流的匹配度，进而避免使锁相环输出产生抖动。

2、一方面，本发明实施例提供一种用于锁相环的电荷泵电路，所述电荷泵电路包括：电荷泵、以及控制单元；所述电荷泵为电流舵电荷泵，并且具有可切换拓扑结构；

3、所述电荷泵包括充电电流源、放电电流源、上开关组、下开关组、以及反馈单元；所述上开关组与所述充电电流源连接，所述下开关组与所述放电电流源连接，所述上开关组与所述下开关组连接，并且具有第一连接节点和第二连接节点；

4、所述控制单元，用于输出控制信号，所述控制信号用于在锁相环未锁定时，控制所述电荷泵采用第一拓扑结构工作；在所述锁相环锁定后，控制所述电荷泵采用第二拓扑结构工作；

5、所述第一拓扑结构中，所述反馈单元用于向所述第一连接节点反馈所述第二连接节点的电压，以使所述第二连接节点的电压锁定至目标电压；所述第二拓扑结构中，所述反馈单元用于采集所述第一连接节点和第二连接节点的电压，并根据采集的电压控制所述放电电流源或所述充电电流源的值，以校正所述第一连接节点和所述第二连接节点的电压差。

6、可选地，所述放电电流源包括并联连接的第一电流源和第二电流源，所述第二电流源为可调电流源。

7、可选地，所述充电电流源包括并联连接的第三电流源和第四电流源，所述第四电流源为可调电流源。

8、可选地，所述第二拓扑结构中，所述反馈单元用于根据所述第一连接节点和所述第二连接节点的电压控制所述可调电流源的值。

9、可选地，所述反馈单元为误差放大器。

10、可选地，所述第一拓扑结构中，所述误差放大器的正向输入端连接所述第二连接节点，所述误差放大器的负向输入端和输出端连接所述第一连接节点。

11、可选地，所述第二拓扑结构中，所述误差放大器的正向输入端连接所述第二连接节点，所述误差放大器的输出端连接所述可调电流源，所述误差放大器的负向输入端连接所述第一连接节点。

12、可选地，所述第二连接节点与环路滤波器连接；所述环路滤波器至少包括串联连接在所述第二连接节点和地之间电阻和电容；

13、所述第二拓扑结构中，所述误差放大器的正向输入端连接所述第二连接节点，所述误差放大器的输出端连接所述可调电流源，所述误差放大器的负向输入端连接所述环路滤波器中所述电阻和电容的连接点。

14、可选地，所述锁相环包括与所述电荷泵相连的鉴频鉴相器；

15、所述控制单元，用于根据所述鉴频鉴相器的输入信号输出所述控制信号。

16、可选地，所述控制单元包括：

17、第一开关，设置在所述第一电流源和所述第二电流源之间；

18、第二开关，设置在所述第二电流源和所述误差放大器的输出端之间；

19、第三开关，设置在所述误差放大器的负向输入端和输出端之间；

20、第四开关，设置在所述误差放大器的输出端和所述第一连接节点之间；

21、第五开关，设置在所述误差放大器的输出端和正向输入端之间；

22、第六开关，设置在所述误差放大器的负向输入端和所述环路滤波器中所述电阻和电容的连接点之间；

23、第七开关，设置在所述误差放大器的正向输入端和所述第二连接节点之间，或者设置在所述误差放大器的正向输入端和所述环路滤波器中所述电阻和电容的连接点之间。

24、另一方面，本发明实施例还提供一种用于锁相环的电荷泵的控制方法，所述电荷泵包括充电电流源、放电电流源、上开关组、下开关组、以及反馈单元；所述上开关组与的述充电电流源连接，所述下开关组与所述放电电流连接，所述上开关组与所述下开关组连接，并且具有第一连接节点和第二连接节点；所述方法包括：

25、在锁相环未锁定时，控制电荷泵采用第一拓扑结构工作，通过所述反馈单元向所述第一连接节点反馈所述第二连接节点的电压，以使所述第二连接节点的电压锁定至目标电压；

26、在所述锁相环锁定后，控制所述电荷泵采用第二拓扑结构工作，通过所述反馈单元采集所述第一连接节点和所述第二连接节点的电压，并根据采集的电压控制所述放电电流源的值，以校正所述第一连接节点和所述第二连接节点的电压差。

27、可选地，所述锁相环包括与所述电荷泵相连的鉴频鉴相器；所述方法还包括：根据所述鉴频鉴相器的输入信号确定锁相环是否锁定。

28、另一方面，本发明实施例还提供一种锁相环电路，所述锁相环电路包括前面所述的用于锁相环的电荷泵电路。

29、与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：

30、本发明实施例提供的用于锁相环的电荷泵电路及控制方法、锁相环电路，通过将电流舵电荷泵的电路设计为可变拓扑结构，控制电荷泵在锁相环锁定前、后分别采用不同的拓扑结构工作，具体地，在锁相环未锁定时，控制电荷泵采用第一拓扑结构工作，通过所述反馈单元向所述第一连接节点反馈所述第二连接节点的电压，以使所述第二连接节点的电压锁定至目标电压；在所述锁相环锁定后，控制所述电荷泵采用第二拓扑结构工作，通过所述反馈单元采集所述第一连接节点和第二连接节点的电压，并根据采集的电压控制所述放电电流源的值，以校正所述第一连接节点和所述第二连接节点的电压差。从而可以提高电荷泵输出电流的匹配度，避免使锁相环输出产生抖动。而且，通过拓扑结构的变换，避免了单一拓扑结构在锁相环锁定之前反馈单元产生误判导致锁相环环路不稳定的风险，同时又实现了锁相环锁定以后抑制充放电电流失配的效果。

技术特征：

1.一种用于锁相环的电荷泵电路，其特征在于，所述电荷泵电路包括：电荷泵、以及控制单元；所述电荷泵为电流舵电荷泵，并且具有可切换拓扑结构；

2.根据权利要求1所述的用于锁相环的电荷泵电路，其特征在于，所述放电电流源包括并联连接的第一电流源和第二电流源，所述第二电流源为可调电流源。

3.根据权利要求1所述的用于锁相环的电荷泵电路，其特征在于，所述充电电流源包括并联连接的第三电流源和第四电流源，所述第四电流源为可调电流源。

4.根据权利要求2所述的用于锁相环的电荷泵电路，其特征在于，所述第二拓扑结构中，所述反馈单元用于根据所述第一连接节点和第二连接节点的电压控制所述可调电流源的值。

5.根据权利要求2所述的用于锁相环的电荷泵电路，其特征在于，所述反馈单元为误差放大器。

6.根据权利要求5所述的用于锁相环的电荷泵电路，其特征在于，所述第一拓扑结构中，所述误差放大器的正向输入端连接所述第二连接节点，所述误差放大器的负向输入端和输出端连接所述第一连接节点。

7.根据权利要求5所述的用于锁相环的电荷泵电路，其特征在于，所述第二拓扑结构中，所述误差放大器的正向输入端连接所述第二连接节点，所述误差放大器的输出端连接所述可调电流源，所述误差放大器的负向输入端连接所述第一连接节点。

8.根据权利要求5所述的用于锁相环的电荷泵电路，其特征在于，所述第二连接节点与环路滤波器连接；所述环路滤波器至少包括串联连接在所述第二连接节点和地之间电阻和电容；

9.根据权利要求8所述的用于锁相环的电荷泵电路，其特征在于，所述锁相环包括与所述电荷泵相连的鉴频鉴相器；

10.根据权利要求9所述的用于锁相环的电荷泵电路，其特征在于，所述控制单元包括：

11.一种用于锁相环的电荷泵的控制方法，其特征在于，所述电荷泵包括充电电流源、放电电流源、上开关组、下开关组、以及反馈单元；所述上开关组与的述充电电流源连接，所述下开关组与所述放电电流连接，所述上开关组与所述下开关组连接，并且具有第一连接节点和第二连接节点；所述方法包括：

12.根据权利要求11所述的用于锁相环的电荷泵的控制方法，其特征在于，所述锁相环包括与所述电荷泵相连的鉴频鉴相器；所述方法还包括：

13.一种锁相环电路，其特征在于，所述锁相环电路包括如权利要求1至10任一项所述的用于锁相环的电荷泵电路。

技术总结本发明公开了一种用于锁相环的电荷泵电路及控制方法、锁相环电路，该电荷泵电路包括：电荷泵、以及控制单元；电荷泵为电流舵电荷泵，具有可切换拓扑结构；电荷泵包括充电电流源、放电电流源、上开关组、下开关组、以及反馈单元；控制单元输出控制信号，在锁相环未锁定时，控制电荷泵采用第一拓扑结构工作，反馈单元用于向第一连接节点反馈第二连接节点的电压，以使第二连接节点的电压锁定至目标电压；在锁相环锁定后，控制电荷泵采用第二拓扑结构工作，反馈单元用于采集第一连接节点和第二连接节点的电压，并根据采集的电压控制放电电流源或充电电流源的值，以校正第一连接节点和第二连接节点的电压差。本发明方案可以避免使锁相环输出产生抖动。技术研发人员：乔劲轩,翟羽健受保护的技术使用者：格科微电子（上海）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/23