CN115940939A

CN115940939A - 一种电荷泵的电流失配校准方法及系统

Info

Publication number: CN115940939A
Application number: CN202310035618.0A
Authority: CN
Inventors: 贺黉胤; 王日炎; 杨昆明; 张弓; 郝强宇; 严耀锋
Original assignee: GUANGZHOU RUNXIN INFORMATION TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: GUANGZHOU RUNXIN INFORMATION TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2023-01-10
Filing date: 2023-01-10
Publication date: 2023-04-07
Anticipated expiration: 2043-01-10
Also published as: CN115940939B

Abstract

本发明公开了一种电荷泵的电流失配校准方法及系统，预设初始相位，此时电荷泵的环路滤波器和电容为初始电位；比较相位，电荷泵为环路滤波器和电容充电，比较器用于比较环路滤波器的电位和电容的电位；响应反馈，当比较器输出为1时，则输入电流大于输出电流；当比较器输出为0时，则输出电流大于输入电流；算法校准，通过比较器的输出结果，使用校准算法对输入电流和输出电流进行调整，校准结束。本发明通过较为简单的方法就可以实现电流失配校准，配合算法校准，可以大大的降低使用较多元器件校准的资源消耗，提升了电荷泵的性能。

Description

一种电荷泵的电流失配校准方法及系统

技术领域

本发明涉及数模混合集成电路技术领域，特别是一种电荷泵的电流失配校准方法及系统。

背景技术

在现有的集成电路设计中，很多架构都需要用到电荷泵，电荷泵广泛运用在锁相环中，对于电荷泵结构的锁相环来说，电荷泵的电流失配直接决定参考钟杂散该项指标，电荷泵的电流失配越大失配越大，参考钟毛刺越大，过大的参考钟杂散会恶化时钟抖动、毛刺等性能，进而影响上层系统的性能。在实际设计中，为了减小电流失配，往往需要使用极大的器件尺寸来减小失配，这不仅会极大的浪费版图面积，同时还会占用电压裕度，如果可以通过校准来实现电流匹配，将极大降低版图面积，同时也能提高模块的性能。但现有的电荷泵电流校准机制复杂，需要PFD辅助校准，其需要复杂的判定机制，容错性较差。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的电荷泵电流失配校准机制复杂的技术问题之一。为此，本发明提出一种电荷泵的电流失配校准方法及系统。

本发明提供的技术方案一：一种电荷泵的电流失配校准方法，

预设初始相位，此时电荷泵的环路滤波器和电容为初始电位；

比较相位，电荷泵为环路滤波器和电容充电，比较器用于比较环路滤波器的电位和电容的电位；

响应反馈，当比较器输出为1时，则输入电流大于输出电流；当比较器输出为0时，则输出电流大于输入电流；

算法校准，通过比较器的输出结果，使用校准算法对输入电流和输出电流进行调整，校准结束。

进一步地，电荷泵与环路滤波器连接，环路滤波器与比较器的正极连接，电容与比较器的负极连接。

进一步地，电荷泵设置有输入电流调谐控制位和输出电流调谐控制位，输入电流调谐控制位和输出电流调谐控制位与校准算法连接。

进一步地，校准算法包括二分法，所述二分法包括设置所述输入电流调谐控制位或输出电流调谐控制位的电流值。

进一步地，所述输入电流调谐控制位或输出电流调谐控制位用于根据比较器的输出值控制输入电流或输出电流增大或减小。

本发明提供的技术方案二：一种电荷泵的电流失配校准系统，应用上述校准方法，包括电荷泵、比较器、环路滤波器、电容、开关S1和开关S2，电荷泵与比较器连接，环路滤波器通过开关S1与比较器的正极连接，电容与开关S2连接，开关S2与比较器的正极和负极分别连接，比较器用于连接外部设备，外部设备用于进行校准算法。

进一步地，电荷泵用于预设初始相位，电荷泵用于为环路滤波器和电容充电.

进一步地，比较器用于输出零或一的电信号至外部设备。

进一步地，外部设备用于接收比较器的电信号，外部设备通过电信号控制输出电流或输入电流增大或减小。

本发明的有益效果是：

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明电荷泵电流失配校准方法的示意图；

图2是本发明电荷泵电流失配校准方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本发明实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本发明的技术方案，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

由于运放的钳位作为，理论上来说，输入电流等于输出电流,但是，由于器件的失配，输入电流I _UP和输出电流I_DN将会出现偏差，本发明通过使用环路滤波器LF和电容Cmi s对失配信息进行收集比较，通过比较器Comp转化为数字信号，使用校准算法进行判定反馈，从而对输入电流和输出电流进行校准。

参照图1，本发明的实施例一公开了一种电荷泵的电流失配校准方法，

预设初始相位，此时电荷泵的环路滤波器LF和电容C_mis为初始电位，等于校准开始的初始化预设电位，此时开关S1和S2同时闭合，等待t0时间进行建立；

进入比较相位，此时S1继续保持闭合，S2断开，电荷泵为环路滤波器和电容充电，比较器用于比较环路滤波器的电位和电容的电位，以获取电荷泵输入电流I _UP和输出电流I_DN的失配信息；比较器Comp的负极因为电容C_mis保持初始态电压，正极环路滤波器LF则会因为电荷泵电流输入电流和输出电流的不匹配出现电压升高或者降低，等待t1时间进行建立；

响应反馈，比较器Comp判断电流失配的方向，当比较器Comp输出为1时，则输入电流I _UP大于输出电流I _DN,需要增加I _DN；当比较器Comp输出为0时，则输出电流I _DN大于输入电流I _UP,需要增加I _UP；

算法校准，通过比较器的输出结果，使用校准算法CP CAL对输入电流或输出电流进行调整，校准结束。

进一步地，参照图2，电荷泵设置有输入电流调谐控制位I _{TUNE_P}<a:0>和输出电流调谐控制位I _{TUNE_N}<b:0>，输入电流调谐控制位I _{TUNE_P}<a:0>可调整输入电流I _UP的大小，数值越大则I UP越大，<a:0>为控制b it位，其数值由调整范围和调整精度确定；输出电流调谐控制位I _{TUNE_N}<b:0>可调整输出电流I _DN的大小，数值越大则I _DN越大，<b:0>为控制b it位，其数值由调整范围和调整精度确定；输入电流调谐控制位I _{TUNE_P}<a:0>和输出电流调谐控制位I _{TUNE_N}<b:0>与校准算法连接。

进一步地，校准算法CP CAL包括二分法，参照图2，将输入电流调谐控制位I _{TUNE_P}或输出电流调谐控制位I _{TUNE_N}预设为100…0，这里的位数由a/b决定，如果比较器输出维持不变，则当前位维持输出1，下一位预置输出1，如果比较较器输出变化，则当前位置输出0，下一位预置输出1，依次循环至最后一位，校准完成。例如：当比较器输出为1时，此时输入电流I _UP大于输出电流I _DN,需要增加输出电流I _DN，输出电流调谐控制位I _{TUNE_N}开始按照预设值增加输出电流I _DN，直至输出电流调谐控制位I _{TUNE_N}的预设值循环完毕，校准完成后需固定输入电流调谐控制位I _{TUNE_P}/输出电流调谐控制位I _{TUNE_N}最后校准值作为电荷泵正常工作时输入电流I _UP和输出电流I _DN的配置。

本发明提供的技术方案二：一种电荷泵的电流失配校准系统，应用上述校准方法，包括电荷泵CP、比较器Comp、环路滤波器LF、电容C_mis、开关S1和开关S2，电荷泵与比较器连接，环路滤波器通过开关S1与比较器的正极连接，电容与开关S2连接，开关S2与比较器的正极和负极分别连接，比较器用于连接外部设备，外部设备用于进行校准算法。

环路滤波器LF大部分时候可以等效为一个电容，当用于非锁相环结构时，可以额外使用一块电容替代。

进一步地，电荷泵用于预设初始相位，电荷泵用于为环路滤波器和电容充电。

进一步地，比较器用于输出零或一的电信号至外部设备。

进一步地，外部设备用于接收比较器的电信号，具体的，外部设备可以是计算机，在计算机中进行校准算法，进而通过电信号控制输出电流或输入电流增大或减小。

在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims

1.一种电荷泵的电流失配校准方法，其特征在于:

比较相位，电荷泵为环路滤波器和电容充电，比较器用于比较环路滤波器的电位和电容的电位_；

2.根据权利要求1所述的一种电荷泵的电流失配校准方法，其特征在于:所述电荷泵与环路滤波器连接，所述环路滤波器与比较器的正极连接，所述电容与比较器的负极连接。

3.根据权利要求1所述的一种电荷泵的电流失配校准方法，其特征在于:所述电荷泵设置有输入电流调谐控制位和输出电流调谐控制位，所述输入电流调谐控制位和输出电流调谐控制位与所述校准算法连接。

4.根据权利要求3所述的一种电荷泵的电流失配校准方法，其特征在于:所述校准算法包括二分法，所述二分法包括设置所述输入电流调谐控制位或输出电流调谐控制位的输出电流值。

5.根据权利要求3所述的一种电荷泵的电流失配校准方法，其特征在于:所述输入电流调谐控制位或输出电流调谐控制位用于根据比较器的输出值控制输入电流或输出电流增大或减小。

6.一种电荷泵的电流失配校准系统，应用权利要求1-5任一项所述的校准方法，其特征在于，包括：电荷泵、比较器、环路滤波器、电容、开关S1和开关S2，所述电荷泵与所述比较器连接，所述环路滤波器通过所述开关S1与所述比较器的正极连接，所述电容与所述开关S2连接，所述开关S2与所述比较器的正极和负极分别连接，所述比较器用于连接外部设备，所述外部设备用于进行校准算法。

7.根据权利要求6所述的一种电荷泵的电流失配校准系统，其特征在于：所述电荷泵用于预设初始相位，所述电荷泵用于为环路滤波器和电容充电。

8.根据权利要求6所述的一种电荷泵的电流失配校准系统，其特征在于：所述比较器用于输出零或一的电信号至所述外部设备。

9.根据权利要求6所述的一种电荷泵的电流失配校准系统，其特征在于：所述外部设备用于接收比较器的电信号，所述外部设备通过所述电信号控制输出电流或输入电流增大或减小。