CN102244462A - 电荷泵电路 - Google Patents

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范方平
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IPGoal Microelectronics Sichuan Co Ltd
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    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
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    • H02M3/06—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider
    • H02M3/07—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider using capacitors charged and discharged alternately by semiconductor devices with control electrode, e.g. charge pumps

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Abstract

一种电荷泵电路，包括一用于提供充电与放电电流的开关电路及一用于控制所述开关电路的控制电路，所述开关电路包括一用于控制充电速度的第一开关，所述控制电路根据输入信号的脉冲宽度产生一用于控制所述第一开关的信号。该电路加快了锁相环的锁定时间。

Description

电荷泵电路
技术领域
本发明涉及一种控制电路，尤指一种能够根据信号的脉冲宽度自动调节充放电流大小的电荷泵电路。
背景技术
无论是锁相环还是延迟锁相环，都需要对其本身的输出信号和输入信号之间的相位差通过鉴频鉴相器进行鉴别，然后用电荷泵对这个相位差进行积分，将积分的结果以电压变化量的形式体现在控制电压中，然后用控制电压来控制压控振荡器或者电压控制延迟线，直到两者之间的相位同步为止。传统的电荷泵电路通常只具有一路工作电流，从而使得锁相环的锁定时间受到限制。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种能够根据信号的脉冲宽度自动调节充放电流大小的电荷泵电路。
一种电荷泵电路，包括一用于提供充电与放电电流的开关电路及一用于控制所述开关电路的控制电路，所述开关电路包括一用于控制充电速度的第一开关，所述控制电路根据输入信号的脉冲宽度产生一用于控制所述第一开关的信号。
相对现有技术，本发明电荷泵电路根据鉴频鉴相器输出信号的脉冲宽度自动调节充放电流的大小，从而改变锁相环的环路带宽，加快锁相环的锁定时间，且当锁相环锁定以后，不会带来额外的功耗，即仅仅保持一路工作电流。
附图说明
图1为本发明电荷泵电路较佳实施方式的电路图。
具体实施方式
请参阅图1，本发明电荷泵电路较佳实施方式包括一控制电路及一开关电路。
该控制电路包括一与门AND、一或门OR、一与该与门AND相连的第一缓冲器BUF1及一与该或门OR相连的第二缓冲器BUF2，两输入端UP、DW分别连接该与门AND与或门OR的输入端，该与门AND的输出端通过一电容C1接地，并输出一信号DW_1至第一缓冲器BUF1的输入端，该第一缓冲器BUF1的输出端输出一信号DW_2，并通过一电容C2接地；该或门OR的输出端通过一电容C3接地，并输出一信号UP_1至第二缓冲器BUF2的输入端，该第二缓冲器BUF2的输出端输出一信号UP_2，并通过一电容C4接地。
该开关电路包括一电源端VDD、一接地端GND、一运算放大器、一第一场效应管MPA、一第二场效应管MPB、一第三场效应管MNA、一第四场效应管MNB、一第一开关K1、一第二开关K2、一第三开关K3及一第四开关K4。其中，Ip_0与Iw_0为工作电流，Ip_1与Ip_2为电流源，Iw_1与Iw_2为电流沉，该四个开关K1、K2、K3、K4的开闭分别由信号UP_1、UP_2、DW_1、DW_2控制。在本实施方式中，第一场效应管MPA与第二场效应管MPB为P型场效应管(PMOS)，第三场效应管MNA与第四场效应管MNB为N型场效应管(NMOS)。在其他实施方式中，场效应管可根据需要变更为能够实现同样功能的开关元件或电路。
该第一场效应管MPA的栅极连接输入端UP，其源极通过第一开关K1与第二开关K2连接电源端VDD，其漏极连接一输出端VCN，该第二场效应管MPB的栅极连接一信号端UPB，其源极连接电源端，并与第一场效应管MPA的源极相连，其漏极连接运算放大器的输出端，该第三场效应管MNA的栅极连接输入端DW，其源极通过第三开关K3与第四开关K4连接接地端GND，其漏极连接输出端VCN，该第四场效应管MNB的栅极连接一信号端DWB，其源极连接接地端，并与第三场效应管MNA的源极相连，其漏极连接运算放大器的输出端，该运算放大器的正相输入端连接输出端VCN，其反相输入端连接输出端。其中，信号端UPB与输入端UP互为差分信号端，信号端DWB与输入端DW互为差分信号端。
该电荷泵电路的工作原理如下：当输入端UP、DW高电平持续时间较长时，表示锁相环处于锁定初期，经过与门AND以后对第一电容C1进行充电，使得信号DW_1为高电平，从而使第三开关K3闭合，加快放电；当输入端UP、DW高电平持续时间更长时，则会使第四开关K4闭合，使得放电电流更大；当输入端UP、DW低电平持续时间较长时，经过或门OR以后对第三电容C3进行充电，使得信号UP_1为高电平，从而使第一开关K1闭合，加快充电；当输入端UP、DW低电平持续时间更长时，则会使第二开关K2闭合，使得充电电流更大；当输入端UP、DW高电平或低电平持续时间很短时，则四个开关K1、K2、K3、K4始终不会闭合，即始终不会开启可控电流Ip_1、Ip_2、Iw_1、Iw_2。
本发明电荷泵电路根据鉴频鉴相器输出信号的脉冲宽度自动调节充放电流的大小，从而改变锁相环的环路带宽，加快锁相环的锁定时间，且当锁相环锁定以后，不会带来额外的功耗，即仅仅保持一路工作电流。

Claims (8)

1.一种电荷泵电路，其特征在于：所述电荷泵电路包括一用于提供充电与放电电流的开关电路及一用于控制所述开关电路的控制电路，所述开关电路包括一用于控制充电速度的第一开关，所述控制电路根据输入信号的脉冲宽度产生一用于控制所述第一开关的信号。
2.如权利要求1所述的电荷泵电路，其特征在于：所述控制电路包括一或门及一与所述或门相连的第二缓冲器，所述或门的两输入端用于接收输入信号，其输出端通过一第三电容接地，并通过所述第二缓冲器与一第四电容接地，所述或门的输出端输出用于控制所述第一开关的信号。
3.如权利要求2所述的电荷泵电路，其特征在于：所述开关电路还包括一连接所述第一开关的第二开关，所述第二缓冲器的输出端输出一用于控制所述第二开关的信号。
4.如权利要求3所述的电荷泵电路，其特征在于：所述开关电路还包括一用于控制放电速度的第三开关，所述控制电路包括一与门及一与所述与门相连的第一缓冲器，所述与门的两输入端用于接收输入信号，其输出端通过一第一电容接地，并通过所述第一缓冲器与一第二电容接地，所述与门的输出端输出一用于控制所述第三开关的信号。
5.如权利要求4所述的电荷泵电路，其特征在于：所述开关电路还包括一连接所述第三开关的第四开关，所述第一缓冲器的输出端输出一用于控制所述第四开关的信号。
6.如权利要求5所述的电荷泵电路，其特征在于：所述开关电路还包括一运算放大器、分别与所述运算放大器相连的一第一场效应管、一第二场效应管、一第三场效应管及一第四场效应管，所述第一场效应管及所述第二场效应管与所述第一开关及所述第二开关相连，所述第三场效应管及所述第四场效应管与所述第三开关及所述第四开关相连。
7.如权利要求6所述的电荷泵电路，其特征在于：所述第一场效应管的栅极及所述第三场效应管的栅极用于接收输入信号，所述第一场效应管的源极通过第一开关与第二开关连接一电源端，所述第二场效应管的源极连接电源端，并与第一场效应管的源极相连，其漏极连接运算放大器的输出端。
8.如权利要求7所述的电荷泵电路，其特征在于：所述第三场效应管的源极通过第三开关与第四开关连接一接地端，所述第四场效应管的源连接接地端，并与第三场效应管的源相连，其漏极连运算放大器的输出端，所述运算放大器的正相输入端连接一输出端，其反相输入端连接输出端。
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