CN1713528A - 锁相环路的充电泵和用于控制这种充电泵的方法 - Google Patents

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CN1713528A CNA2005100786725A CN200510078672A CN1713528A CN 1713528 A CN1713528 A CN 1713528A CN A2005100786725 A CNA2005100786725 A CN A2005100786725A CN 200510078672 A CN200510078672 A CN 200510078672A CN 1713528 A CN1713528 A CN 1713528A
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Abstract

本发明涉及锁相环路的充电泵,其具有第一电流源,它为节点(58)提供第一加的部分电流,还具有第一电流阱,它将第一减的部分电流从节点(58)引走,具有第二电流源,它为节点(64)提供第二加的部分电流,还具有第二电流阱,它将第二减的部分电流从节点(64)引走,其中电流的和为锁相环路的环路滤波器提供充电电流,并且电流的和为环路滤波器提供放电电流。充电泵的特征在于第一电流控制元件和第二电流控制元件,其中第一电流控制元件控制第一加的部分电流和第二减的部分电流的和,并且第二电流控制元件控制第一减的部分电流和第二加的部分电流。此外还提出了用于控制这种充电泵的方法。

Description

锁相环路的充电泵和用于控制这种充电泵的方法
技术领域
本发明涉及锁相环路(Phasenregelschleife)的充电泵,其具有一个第一电流源,它提供第一加的部分电流给节点,还具有第一电流阱,它将第一减的部分电流从节点中引出,还具有第二电流源,它提供第二加的部分电流给节点,以及具有第二电流阱,它将第二负电流从节点中引出。
此外本方面还涉及用于控制锁相环路的充电泵的方法,其中充电泵具有:一个第一电流源,它提供第一加的部分电流给节点,第一电流阱,它将第一减的部分电流从节点中引出,第二电流源,它提供第二加的部分电流给节点,以及第二电流阱,它将第二负电流从节点中引出。
背景技术
这种又被称为“差动的充电泵(differential change pump)”的充电泵以及这种方法在US 6 011 822中被公开。
为了理解本发明,以下首先定性地解释锁相环路的功能。通常锁相环路具有压控振荡器VCO(voltage controlled oscillator),它提供交变电压。交变电压的频率是直流控制电压的函数,它由环路滤波器(Schleifenfilter)被输送给VCO,该滤波器具有电容性器件。在这个环境中,充电泵用于为该环路滤波器提供脉冲状的充电电流和放电电流。
为了实现闭合的锁相环路,VCO交变电压的频率通过具有分频因子N的分频器向下分频至参考频率的水平,该参考频率例如由石英振荡器提供。相位频率检测器PFD将向下分频的VCO频率与参考频率比较。根据比较结果,PFD在参考信号的超前的相位中给出充电脉冲(UP Impuls),并且在被分频的VCO信号的超前的相位中给出放电脉冲(DOWN Impuls)。充电和放电脉冲通过触发器开关控制,它们在两个开关都闭合的时刻被复位。触发器开关的复位延迟地进行,这样在相位平衡的时候会出现被抹掉的(auslschende)充电和放电脉冲。
不但充电电流脉冲,而且放电电流脉冲也会通过环路滤波器被平滑,这样从环路滤波器向VCO的输出直流控制电压通过充电电流脉冲(UP-Impuls)被升高,并且通过放电电流脉冲(DOWN Impuls)被减小。总之,在VCO频率太低时,充电电流脉冲占主要部分,这样直流控制电压升高并且VCO以频率升高作出反应。类似的,在VCO频率太高时,放电电流脉冲占主要部分,这样直流控制电压降低,VCO以其频率的降低回应。
在这种关联中,所提到的US 6 011 822涉及所谓的静态相位误差,在实际的锁相环路中,这种相位误差在起振了的状态中的出现是由于不可避免的在电流源中的不同、由于电流源和电流阱的不同开关时间、由于在充电泵中所涉及的开关的不希望的电荷注入、以及由于对于这种效应的补偿的措施不足够。根据US 6 011 822,这种不希望的效应通过差动的充电泵,即通过这样的充电泵,其中电流源和电流阱彼此相对地工作,而解决。
除了在US 6 011 822中涉及的、在对于VCO有不同的控制电压时不同的静态相位误差之外,,在具有可切换的、通过充电泵的充电电流控制的环路带宽的锁相环路中出现随电流强度变化的相位误差。VCO频率通过直流控制电压(调整电压)的改变而被转换,其中该电压的改变通过在环路滤波器中的电容性器件的再充电进行。根据再充电是快,即有大的环路带宽,或者是慢,即有小的环路带宽,充电泵必须输出不同大小的电流强度。若VCO频率由于在环路中分频因子N的变化而改变了,则环路带宽通过接入充电泵的高充电电流而增大。所希望的结果是位于环路滤波器中的电容性器件被很快地再充电,这样VCO很快地达到其额定频率。因为在这种情况下环路带宽很大,所以在环路中的噪声对VCO的输出频率进行了“调制”,这是不希望的。为了把这种噪声降低到最低限度,并且以此实现干净的载波信号(VCO的输出信号),在通过具有高带宽的起振过程达到额定频率之后,系统的环路带宽通过充电泵或放电泵的电流强度的降低而减小。
另外在理想的充电泵中,UP和DOWN脉冲在起振了的状态里被消除。然而在实际的充电泵中,由于泄漏电流、所使用的元件的不对称和制造偏差,导致在参考频率发生器的信号和1/N分频器的信号之间的相位偏移。该相位偏移对充电泵的不同电流强度是不同的,这使得在暂态中在通过电流强度对环路带宽进行切换时形成一个调节过程,它纠正出现的相位偏移。该偏移以锁相环路的窄带宽而被调整,这相对而言持续时间长。通过系统带宽扩展而赢得的时间通过在环路带宽的切换之后缓慢进行的相位再调节又被消除。
如已经提及的那样,对于VCO的直流控制电压依赖于在环路滤波器中的电容性器件的充电状态。为了很快地调整被改变的VCO频率,因此电容性器件的快速再充电是值得期望的,这例如可以通过相较而言高的电流强度用于充电和放电而实现。另一方面环路带宽通过充电泵的高电流强度被扩大,并且由此许多噪声被调制到VCO上。
发明内容
由于这个背景,本发明任务在于,提供一种用于锁相环路的充电泵以及用于控制这种充电泵的方法,它既能够通过大电流强度和由此的大环路带宽又能通过在充电泵的低的和高的电流强度之间转换时的小的相位偏移差别而实现在频率改变时锁相环路的快速起振,以便能够将锁相环路的带宽无需附加调节过程地切换。另外还应该避免在充电泵的很小的电流强度时的滞后时间。
本发明任务在开始提及类型的充电泵中通过第一电流控制元件和第二电流控制器件解决,其中该第一电流控制器件控制电流源和电流阱的第一部分集合(Teilmenge)的共同作用(Zusammenwirken),并且该第二电流控制元件这样控制与第一部分集合互补的、电流源和电流阱的第二部分集合的共同作用,使得在第一控制状态中形成充电泵的比在第二控制状态中小的有效充电及放电电流强度。
此外,本发明任务在开始提及类型的方法中这样解决,即电流源和电流阱的第一部分集合的共同作用被一个第一电流控制器件控制,并且与第一部分集合互补的、电流源和电流阱的第二部分集合的共同作用被一个第二电流控制器件这样控制,使得在第一控制状态中形成充电泵的比在第二控制状态中小的有效电流强度。
本发明任务通过这些特征被完全解决。通过借助电流控制器件的电流源和电流阱的共同作用的这些变化方案,充电泵可以在起振过程期间以大的有效电流强度,并且在起振了的状态中以低的有效电流强度工作,而依赖于电流源和电流阱的各个电流的、电流源和电流阱的特征在两个状态中没有区别。通过作为本发明的结果而省略的、该依赖电流依赖的特征的变化,在具有低电流强度的起振了的状态和具有高电流强度的起振过程之间的可能的相位差被有效地避免了。
根据本发明,充电泵的不同器件不依赖于有效的、由充电泵提供的电流强度地,以各个器件相同的电流强度流过。因此,在充电泵的单个电流源/电流阱处的关系只是不明显地改变。相位误差(相位偏差)因此不依赖于在充电泵的输出端的有效电流强度地保持不变。在电流源和/或开关中使用的半导体元件的寄生电容如基极电容以及空间电荷区被分别快速地再充电,这样总是形成清晰定义的脉冲。在充电泵的输出端,在起振了的状态(窄的剩余脉冲(Restpulse))中和低的有效电流强度中也没有出现滞后时间。由此可以附加地也为充电泵的小电流强度的情况小地保持通过触发器开关被延迟的复位在PFD中所产生的剩余脉冲宽度。通过CP的窄剩余脉冲,主要在具有充电泵的高的电流强度的情况下,附加地减少了干扰线(假脉冲)的出现,它们可能在参考信号的间隔中以及反复在VCO输出信号周围出现。
充电泵的构型优选的是,第一部分集合由第一和第二电流源构成,并且互补的第二部分集合由第一电流阱和第二电流阱构成,其中有效充电电流是第一和第二电流源的贡献之和,并且其中有效的放电电流是第一电流阱和第二电流阱的贡献之和。
该构型对应于两个充电泵的并联电路,其一可从它们中间根据要求地被接入或断开。
也优选的是,在第一控制状态中,对充电泵的有效电流强度的、第二电流源的贡献和第二电流阱的贡献至少比在第二控制状态中小。
在这种构型中,第二电流源和第二电流阱在低电流情况下可以单独工作,并且在高电流情况下可以通过第一电流源和第一电流阱为快速的频率切换而暂时接入足够大的电流。
对于部分集合的上述的构型的变换方案优选的是,第一部分集合由第二电流源和第一电流阱构成,并且互补的第二部分集合由第二电流阱和第一电流源构成。
在这种构型中,电流源和电流阱在一定程度上通过交叉(Kreuz)互相连接,这样低电流情况可以通过电流的差分结构(Differenzbildung)实现,而高电流情况可以通过去除要扣除的部分而实现。
另外优选的是,第一电流控制器件影响由第一电流源对该节点提供的第一加的部分电流,并且第二电流控制器件影响第一负的、被第二电流阱从节点引走的部分电流。
通过这种构型,在充电泵的两个有效电流强度之间转换时,电流源和电流阱的特征以及特别是工作点不被改变。有效的充电电流通过从一个节点流出的电流的变化被改变,并且有效的放电电流通过流向节点的充电电流的变化而被改变。
另外一种优选的构型的特征在于,第一电流控制器件数字地接通或断开第一加的部分电流,并且第二电流控制器件数字地接通或断开第一减的部分电流。在此数字接通或断开的概念表示将第一加的部分电流和第一减的部分电流完全接入或断开。
这种数字的接通及/或断开,例如与电流强度的持续的转换相比,在两种开关状态中以更小的花费产生这些关系的高重复性。然而自然的是,除了这些优选的构型之外,本发明也允许持续的转换过程。
另外优选的是第一电流源提供和第一电流阱引走相同的电流强度,并且第二电流阱引走和第二电流源提供一样的电流强度。
类似优选的是,第二电流源和第二电流阱的电流强度(在不同的符号下)在数值上是相同的。
通过这种具有对称的充电和放电电流的构型,环路滤波电容的再充电通过对彼此所配置的充电和放电电流脉冲的时间积分的差而确定,并且由此完美地与连接在前面的相位频率检测器的输出信号的特性相匹配。对充电电流脉冲和放电电流脉冲的时间积分的差决定了由环路滤波器向VCO输出的直流控制电压的变化以及由此决定了VCO的输出频率。
另外优选的是,由第一电流源提供的电流强度比被第二电流阱引走的电流强度小。
通过这种构型,对于通过差分结构实现低电流情况的构型始终提供有一个有效的放电电流,其有效值可以通过由第一电流源提供的电流强度的控制或开关而被改变。在极端情况下,第一电流源和第一电流阱在稳定状态中被完全接入,并且在极端情况下为快速的起振而被完全断开。对于该起振,以此在总和上获得了高的充电和放电电流强度,该电流强度由第二电流源和第二电流阱单独决定,而对于稳定状态的较小的放电电流强度调整为第二减的部分电流和第一加的部分电流的差,并且较小的充电电流强度调整为第一减的部分电流和第二加的部分电流的差。总之,第一加的部分电流和第一减的部分电流的强度取决于系统的所希望的带宽和稳定性。
充电泵的优选的构型的特征在于控制装置,该装置并行地控制第一电流控制器件和第二电流控制器件。
因为第一电流控制器件影响放电电流总和,并且第二电流控制器件影响充电电流总和,所以通过两个电流控制器件的并行控制以及由此通过一个另外的源和另外的阱的并行控制实现对节点的同步影响,它导致在该节点上的总电流的同步变化。因为在该节点上分别形成有效的充电电流脉冲和有效的放电电流脉冲,所以这种构型一方面允许在高充电电流和放电电流之间同步的转换,另一方面允许在低充电电流和放电电流之间同步的转换。
对于该方法的构型,优选的是第二电流源和第一电流阱的电流之和为锁相环路的环路滤波器提供了充电电流,并且第二电流阱和第一电流源的电流之和为环路滤波器提供了放电电流,其中放电电流通过第一电流控制元件而被改变,并且其中充电电流通过第二电流控制元件而被改变。
另外优选的是,对于起振过程电流之和被提高到锁相环路的被改变了的频率上,并且在锁相环路的稳态中被减小。
通过这种构型,实现了在频率变换时快速的起振,并且在稳态中在VCO信号中具有低噪声成分。
在这种关联中,优选的还有,第一电流控制元件和第二电流控制元件并行地被控制。
另外优选的是,第一减的部分电流被数字地接通或断开,并且第二加的部分电流被数字地接通或断开。
对于本方法的这些构型,产生了充电泵的相应构型的优点。
其它优点在描述中以及附图中说明。
不言而喻的是,前面提及的以及后面要阐述的特征不仅可用在各个被说明的组合中,而且可用在其它的组合或单独被应用中,而没有脱离前述发明的范围。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出,并且在随后的描述中详细阐述。图中分别以概要的形式示出了:
图1在锁相环路形式中的本发明的技术背景;
图2相位一频率检测器的功能,该检测器为充电泵提供输入信号;
图3由图2中得出的相位频率检测器的输入信号和输出信号;
图4根据本发明的充电泵的第一实施例;
图5在从第一频率过渡到第二频率时,控制充电泵的控制信号的时间变化;
图6与根据图4的实施例的开关状态相关的、环路放大的关于频率的变化;以及
图7根据本发明的充电泵的第二实施例。
具体实施方式
图1示出了相位调节回路10的整体,其具有VCO12,分频器14,参考频率发生器16,相位频率检测器PFD18,充电泵20(charge pumpCP),环路滤波器22和控制装置24。VCO12例如包括具有电感L和电容C的LC振荡回路,其值取决于直流控制电压。电感和可控电容确定了特征频率,并且由此确定了VCO的频率F_out。被1/N分频器14向下分频了的VCO频率与由参考频率发生器16输出的参考频率一同输送给相位频率检测器18。相位频率检测器以脉冲“UP”和“DOWN”控制充电泵20,它将相应的充电电流脉冲和放电电流脉冲输送给环路滤波器22。环路滤波器22至少具有电容性元件25、26,它们的总电荷Q由充电和放电电流脉冲决定,其中总电荷Q与环路滤波电容的值共同地确定了对VCO12的控制电压U的值。另外环路滤波器还可选地具有电阻23,它在大的带宽差时被接入,并且由此为环路的稳定特性作出贡献。控制装置24通过在以下详细阐述的方式以控制信号I_CP_SW控制充电泵20。在此I_CP_SW信号通过连接25优选地与参考信号和/或被分频了的VCO信号同步,这样控制干涉不会在UP或DOWN脉冲活动时进行。
图2示出了相位频率检测器18的细节。相位频率检测器18具有分别带有一个控制输入端32、34的两个触发开关28、30,供电电压端子36、38,复位端子40、42以及输出端44、46。在第一触发器28的控制输入端32处有在图3中示出的、参考频率发生器16的信号48。类似地,在第二触发器30的控制输入端34处同样有在图3示出的、1/N分频器14的信号50。在所示的情况中,锁相环路10已经起振,并且信号48,50的频率和相位相同。为了清楚,相位偏移没有示出。在信号48、50中的各个上升沿将在触发器28、30的输出端44、46处的信号设置为高电平,其中输出端44触发放电电流脉冲“DOWN”,并且输出端46触发充电电流脉冲“UP”,如图3中所示那样。
另外,两个输出端44、46都与UND部分相连,当最小脉冲宽度delta_t过去时,该部分通过延迟电路部分54将触发器28、30复位。结果是相位频率检测器18在已经起振的状态产生对称的脉冲“UP”,“DOWN”,借助它们,充电泵20被控制。
图4示出了根据本发明的的充电泵20的第一实施例,其具有第一电流源56,该电流源为第一节点58提供第一加的部分电流I_1+,还具有第一电流阱60,它将第一减的部分电流I_1-从第一节点58引走,还具有第二电流源62,它为第二节点64提供第二加的部分电流I_2+,以及第二电流阱66,它将第二减的部分电流I_2-从第二节点64引走,其中电流I_2+和I_1-之和为锁相环路的环路10滤波器22提供充电电流,并且电流I_1+和I_2-之和为环路滤波器22提供放电电流。第一节点58可以与第二节点64相同。
该构型对应于上面提及的电流源56、62和电流阱60、66的交叉连接(ber-Kreuz-Verbindung)。另外,根据图4该构型还具有一个I_1+开关68、一个I_1-开关70、一个I_2+开关72、一个I_2-开关74、一个第一电流控制元件76和一个第二电流控制元件78。两个电流控制元件76、78由锁相环路10的控制装置24控制。在根据图4的实施例中,电流控制元件76、78被作为断开的开关示出。在这种开关状态中,只有开关72和74,而没有开关68和70,通过UP脉冲、或者是DOWN脉冲被控制。在电流控制元件76、78的这种对应于高电流情况的开关状态中,开关68和70是被持续地断开的。对于低电流情况,电流控制元件相反地被导通地控制或接通,这样开关68和70也被DOWN脉冲、或者是UP脉冲控制。
电流源56和62以及电流阱60和66优选地这样被选择参数,使得第一电流源56对第一节点58提供的电流强度I_1+与第一电流阱60从第一节点58所引走的电流强度I_1-相同。对于第一节点58,在这种优选的构型中也有I_1+=-I_1-其中I_1+的数值例如为4.SmA。类似的,第二电流源62和第二电流阱66优选这样地来选择参数,使得I_2+=-I_2-,其中I_2+的数值例如为5mA。总之,在该构型的范围中,电流源和电流阱被选择参数,使得具有标记1的这些电流强度比具有标记2的电流强度小。
首先考虑在导通控制的电流控制元件76、78时的低电流情况。在UP脉冲时,第二电流源62在该特定例子的范围内提供5mA给节点64,并且第一电流阱60从节点58引走4.SmA。在这种具有这些电流强度的低电流情况中,电流强度差5mA-4.5mA=0.5mA被作为充电电流强度有效地提供给该环路滤波器22。类似的,在低电流情况中,环路滤波器22的电容在DOWN脉冲时被有效地以0.SmA放电。
在根据图4的构型中对应于具有断开的电流控制元件的所示的开关状态的高电流的情况中,不但第一电流源56,而且第一电流阱60都与节点58分离,因为开关68、70在没有通过DOWN脉冲或者UP脉冲触发时是持续地断开的。在这种情况中,环路滤波器22被充电或放电的、有效的电流强度只是由第二电流源62和第二电流阱66的值组成,以所提及的特定的示例值,它对应于+/-5mA的有效值。
对于起振过程,控制装置24这样控制电流控制元件76、78,使得锁相环路10以高带宽振荡到一个新的频率,并且由此以充电泵20的高充电电流工作,即以断路的第一电流源56和断路的第一电流阱60工作。其中I_CP_SW信号优选地与参考信号和/或被分频的VCO信号这样同步,使得转换不在活动的UP或DOWN脉冲时进行。电流强度仅仅通过第二电流源62和第二电流阱66的电流确定。在达到通过分频因子N调整的目标频率,并且在环路滤波器22中的电容性元件被再充电之后,环路的带宽被通过接入第一电流源56和第一电流阱60而被减小,它们和第二电流源62与第二电流阱66一样,被来自相位频率检测器18的同样的UP和DOWN信号触发。而触发装置本身是交叉的,即在UP脉冲时,I_2+和I_1-被同时接入,并且在DOWN脉冲时I_2-和I_1+被同时接入。由此,在接入第一电流源56和第一电流阱60时,加入了带有符号的正的或负的部分电流到更小的有效充电/放电电流中。在此,电流源56和62以及电流阱60和66一直提供了相同的电流供应能力或者电流吸收能力,并且由此一直以各自恒定的电流强度工作。换而言之,电流源56和62以及电流阱60和66一直被大致相同的电流流过。作为所希望的结果,它们的工作点和动态特性由此只是不显著地改变。在高电流情况和低电流情况中,第一电流源56和第一电流阱60的电流大小以及由此的电流差的大小必须足够大,以保证源的好的动态特性以及由此保证在各个工作状态中的清晰的脉冲波形。
电流控制元件76、78优选的是被同步地、并且由此并行地通过控制信号I_CP_SW被控制,该信号由控制装置24输出。电流控制元件76、78和开关68、70、72、74可以例如通过晶体管而实现。
当在起振时在“UP”和“DOWN”脉冲中不对称时,即当它们的作用不互相抵消时,在高电流情况中就有5mA的电流强度并且在低电流情况中有0.5mA电流强度可用于对环路滤波器22的电容25、26再充电。
在本发明的范围中,电流控制元件76、78这样工作,即在已经起振的状态中,在闭合(导通的)电流控制元件76、78中在节点58和64上在总和上只出现小电流,而在转换中以断开的电流控制元件工作,这提高了在节点58和64上的电流总和。
图5a示出了在锁相环路10的频率改变前、改变期间和改变之后,控制信号I_CP_SW的时间变化,该控制信号控制充电泵20并且由在图1中的控制装置24输出。在第一时间区域82中,信号电平低,这对应于在频率改变之前闭合的电流控制元件74、76和第一起振状态。
图5b示出了在该第一时间范围82内的锁相环路10的相较而言低的频率。接着当新的频率被编程之后,在图1的方块14中的分频因子N改变之后进行环路滤波器电容25、26的再充电。为了快速地达到新频率,以及快速地将环路滤波器再充电,充电泵的充电电流通过由在第二时间区域84中的高的I_CP_SW电平将电流控制元件74、76打开以及随之出现的充电/放电电流强度的增大而被提高。
在图5b中的所属的频率变化示出了具有频率带宽的相应的扩大的(从区段84的频率变化向纵坐标投影)、时间上受限的起振过程。在以更高的充电泵电流强度进行的起振之后,控制信号I_CP_SW的电平在第三时间区域86内又被设置为低,这又将电流控制元件76和78闭合,并且这样在节点58和64上的电流强度降低。
图6定性地示出了在起振区域84(图6a)中的和在区域82、84(图6b)中的已经起振状态中的、锁相环路的关于对数频率的环路放大系数G。在图6a中相对而言宽的曲线对于在频率转换时快速的起振是很有帮助的,并且在图6b中的相对而言窄的曲线表示在已经起振状态中系统的好的噪声特性,因为在由曲线覆盖的频率范围28之外,滤波器的衰减抑制了噪音分量。
图7示出了根据本发明的充电泵20的第二实施例,其对应于上面提及的两个充电泵的并联电路。在该构型的范围中,电流源56和62以及电流阱60和66例如这样被选择参数,使得第一电流源56提供4.5mA的电流强度,第一电流阱60引走4.5mA的电流强度,第二电流源62提供0.5mA的电流强度并且第二电流阱66引走0.5mA的电流强度。除了这些特定的示例值,作了必要修正的、上面和交叉构型一同说明的关系对于提及的电流强度的参数选择也是适用的。在根据图7的实施例的范围中,低电流情况通过断开(Wegschalten)第一电流源56和第一电流阱60实现,这样充电泵给环路滤波器22输出例如数值分别为0.5mA的充电电流脉冲和放电电流脉冲。相应地,高电流情况通过接入第一电流源56和第一电流阱60实现,这样充电泵20在高电流情况下输出数值分别为4.5+0.5=5mA的充电电流脉冲和放电电流脉冲。
由此,各个电流源和电流阱对可以被确定至各个动态特征,以便为每个电流情况在图1中的充电泵20的输出端获得清晰的脉冲。

Claims (14)

1.锁相环路(10)的充电泵(20),其具有一个第一电流源(56),它为一个节点(58)提供一个第一加的部分电流(I_1+);具有一个第一电流阱(60),它将一个第一减的部分电流(I_1-)从该节点(58)引走;具有一个第二电流源(62),它为一个节点(64)提供一个第二加的部分电流(I_2+);还具有一个第二电流阱(66),它将一个第二减的部分电流(I_2-)从该节点(64)引走,其特征在于,设有一个第一电流控制元件(76)和一个第二电流控制元件(78),其中该第一电流控制元件(76)控制这些电流源(56,62)和电流阱(60,66)的一个第一部分集合的共同作用,并且该第二电流控制元件(78)这样控制与该第一部分集合互补的、这些电流源(56,62)和电流阱(60,66)的第二部分集合的共同作用,使得在一个第一控制状态中形成该充电泵(20)的比在一个第二控制状态中小的有效电流强度。
2.根据权利要求1的充电泵(20),其特征在于,该第一部分集合由该第一电流源(56)和该第二电流源(62)构成,并且该互补的第二部分集合由该第一电流阱(60)和该第二电流阱(66)构成,其中作为该第一电流源(56)和该第二电流源(62)的贡献的和形成一个有效的充电电流,并且其中作为该第一电流阱(60)和该第二电流阱(66)的贡献的和形成一个有效的放电电流。
3.根据权利要求2的充电泵(20),其特征在于,对于该充电泵(20)的有效的电流强度,该第一电流源(56)的贡献和该第一电流阱(60)的贡献在该第一控制状态中至少比在该第二控制状态中小。
4.根据权利要求1的充电泵(20),其特征在于,该第一部分集合由该第二电流源(62)和该第一电流阱(60)构成,并且该互补的第二部分集合由该第二电流阱(66)和该第一电流源(56)构成。
5.根据权利要求1的充电泵(20),其特征在于,该第一电流控制元件(76)影响由该第一电流源(56)对该第一节点(58)提供的该第一加的部分电流(I_1+),并且该第二电流控制元件(78)影响由该第二电流阱(60)从该第一节点(58)引走的该第一减的部分电流(I_1-)。
6.根据权利要求5的充电泵(20),其特征在于,该第一电流控制元件(76)数字地接通或断开该第一加的部分电流(I_1+),并且该第二电流控制元件(78)数字地接通或断开该第一减的部分电流(I_1-)。
7.根据前述权利要求之一的充电泵(20),其特征在于,该第一电流源(56)提供和该第一电流阱(60)引走的相同的电流强度,并且该第二电流阱(66)引走和该第二电流源(62)提供的一样的电流强度。
8.根据权利要求4至8之一的充电泵(20),其特征在于,由该第一电流源(56)提供的电流强度比被该第二电流阱(66)引走的电流强度小,或者相反。
9.根据前述权利要求之一的充电泵(20),其特征在于,设有一个控制装置(24),该控制装置并行地控制该第一电流控制元件(76)和该第二电流控制元件(78)。
10.用于控制锁相环路(10)的充电泵(20)的方法,其中该充电泵(20)具有:一个第一电流源(56),它为一个节点(58)提供一个第一加的部分电流(I_1+);一个第一电流阱(60),它将一个第一减的部分电流(I_1-)从该节点(58)引走;一个第二电流源(62),它为一个节点(64)提供一个第二加的部分电流(I_2+);以及一个第二电流阱(66),它将一个第二减的部分电流(I_2-)从该节点(64)引走,其特征在于,这些电流源(56,62)和电流阱(60,66)的一个第一部分集合的共同作用由一个第一电流控制元件(76)控制,并且与该第一部分集合互补的、这些电流源(56,62)和电流阱(60,66)的第二部分集合的共同作用由一个第二电流控制元件(78)这样控制,使得在一个第一控制状态中形成该充电泵(20)的比在一个第二控制状态中小的有效电流强度。
11.根据权利要求10的方法,其特征在于,该第二电流源(62)和该第一电流阱(60)的电流(I_2+,I_1-)的和为该锁相环路(10)的一个环路滤波器(22)提供一个充电电流,并且该第二电流阱(66)和该第一电流源(56)的电流(I_2-,I_1+)的和为该环路滤波器(22)提供一个放电电流,其中该放电电流通过所述控制这些电流(I_2-,I_1+)的和的该第一电流控制元件(76)而被改变,并且其中该充电电流通过所述控制这些电流(I_2+,I_2-)的和的该第二电流控制元件(78)而被改变。
12.根据权利要求11的方法,其特征在于,对于一个起振过程,这些电流的和被提高至该锁相环路(10)的一个被改变了的频率上,并且在该锁相环路(10)的一个稳态中被减小。
13.根据权利要求11的方法,其特征在于,该第一电流控制元件(76)和该第二电流控制元件(78)并行地被控制。
14.根据权利要求11的方法,其特征在于,该第一减的部分电流(I_1-)数字地被接通或断开,并且该第二加的部分电流(I_2+)数字地被接通或断开。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106130542A (zh) * 2016-04-22 2016-11-16 上海兆芯集成电路有限公司 电荷泵
CN111884650A (zh) * 2020-07-16 2020-11-03 清华大学 一种低杂散的模拟锁相环线性化电路

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7595698B2 (en) * 2007-09-05 2009-09-29 Intel Corporation PLL lock time reduction
KR102647422B1 (ko) * 2016-12-21 2024-03-15 에스케이하이닉스 주식회사 전류 구동 방식의 아날로그-디지털 컨버터
JP7275900B2 (ja) * 2019-06-24 2023-05-18 株式会社デンソー Pll回路

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5208546A (en) * 1991-08-21 1993-05-04 At&T Bell Laboratories Adaptive charge pump for phase-locked loops
US5315270A (en) * 1992-08-28 1994-05-24 At&T Bell Laboratories Phase-locked loop system with compensation for data-transition-dependent variations in loop gain
JPH06224752A (ja) * 1993-01-22 1994-08-12 Yokogawa Hewlett Packard Ltd 位相比較装置および位相比較方法
US5448598A (en) * 1993-07-06 1995-09-05 Standard Microsystems Corporation Analog PLL clock recovery circuit and a LAN transceiver employing the same
US5740213A (en) * 1994-06-03 1998-04-14 Dreyer; Stephen F. Differential charge pump based phase locked loop or delay locked loop
US6529082B1 (en) * 2001-10-11 2003-03-04 International Business Machines Corporation Dual mode charge pump
US6771102B2 (en) * 2002-08-30 2004-08-03 Intel Corporation Common mode feedback technique for a low voltage charge pump
JP4279180B2 (ja) * 2004-03-09 2009-06-17 Okiセミコンダクタ株式会社 局所発振回路

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106130542A (zh) * 2016-04-22 2016-11-16 上海兆芯集成电路有限公司 电荷泵
CN106130542B (zh) * 2016-04-22 2019-07-16 上海兆芯集成电路有限公司 电荷泵
CN111884650A (zh) * 2020-07-16 2020-11-03 清华大学 一种低杂散的模拟锁相环线性化电路

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