TW199247B - - Google Patents
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Description
A6 B6 i9924? 五、發明説明(1 ) (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 本發明有關一般相鎖環(PLL)電路,尤指充霄泵 電路用以射入低雜訊及低電荷至特定PLL電路内。 第3圖俱一傳統PLL電路100方塊圖。PLL電 路100使用充電泵102與低通濾波器(LPF) 104結合以建立電壓控制振盪器(VCO) 106的控 制電壓。PLL電路的目的之一在産生一具有頻率與輸入 信號(SIG IN)成比例之輸出時鐘信號(CLK 0 U T ),一相/頻偵測器(P F D ) 1 0 8比較輸入信 經濟部中央櫺準扃员工消費合作杜印製 號及自V C 0 1 0 6的回授信號以測定該兩信號之間的任 何相/頻差。PFD108利用UP及DOWN控制信號 的致能及負性來控制充電泵102的工作。充電泵102 依特定施行的PLL電路100以不同的方式鎏應UP及. DOWN信號。在一實施例中,充電泵102響應UP信 號而致能供更多的電壓至LPF1〇4造成VC0106 輸入較大的電壓。有些應用上,VC0 10 6響應一較大 之電壓輸入,以輸入電壓大小決定所增加之輸出時鐘頻率 新值,若新值頻率大於輸入信號,P F D 1 0 8偵測到回 授信號及輸入信號之間的頻差,而致能DOWN信號至充 電泵1 02。充電泵1 02饗應DOWN信號的致能而使 VC〇 1 0 6輸入電壓準位降低。所減少之電壓準位亦降 低輸出信號的頻率。P F D 1 0 8繼缠比較輸入信號及回 授信號並視比較結果而周期性的致能UP及DOWN。 先前技藝充電泵102在控制射入LPF104電荷 大小的問題之一與精確度有關。充電泵1 02包括一或多 本纸張尺度適用中囷围家標準(CNS)甲4规格(210 X 297公蹵) -3 - 81.9.25,000 19924? Λ 6 Β6 經濟部中央標準局負工消费合作社印製 五、發明説明(2) 個由UP及DOWN信號控制之驅動電路,影堪射入電荷 精確度的因素很多,包括雜訊耩合至驅動路或驅動電路元 件的交換時間,若驅動電路逛應UP及DOWN信號太慢 ,或驅動電路最小作用時間大於UP及DOWN信號的致 能期間,則在P L L電路1 ◦ 0中會産生不精確的控制, 在驅動電路控制電壓及電源供給上的雜訊準位浮動亦會引 入相位跳動,若其驅動電路致能控制電壓改變,則充電泵 亦會引入相誤差或相位跳動,致能電壓的變化會依附在電 源電壓上,例如,由場效電晶體控制之驅動電路在锅合於 驅動器的電流路徑上即會産生變化之致能電壓。射入電荷 太多或太少皆會引起相位誤差,但相位跳動則係由雜訊造 成之隨機相位改變而引起。 因此,本發明目的之一即在提供一種具有可控制電荷 射入及低雜訊特性的充電泵以降低P L L電路的相誤差及 跳動。本發明另一目的在提供一種具有可預定致能電壓而 不會使控制電壓劣化的充電泵。 本發明提供一種方法及裝置用以改良充電泵性能。充 電泵可降低自電源供給耩合之雜訊及能夠在每次短暫插入 UP及DOWN控制信號時射入一較低之電荷量。充電泵 提供驅動電路及可預測致能電壓之偏壓電路以降低引入之 相差。 根據本發明特點之一,改良之充電泵包含一驅動電路 以供給及洩放低通濾波網路電流,驅動電路包括場效電晶 體,其源洩間之導電由供至閘極之電壓控制,一偏壓電路 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝- 訂_ 本紙張尺度逍用中S S家標準(CNS)甲4規格(210x297公放) -4 - 8L 5. 20,000(H) 經濟部中央櫺準局A工消费合作社印製 19924! — · Λ6 ___Β6 五、發明説明(3 ) 接收電源供給並建立充電泵所需之電壓準位,一閘極多工 機構II合於驅動電路電晶體閘極及偏壓霄路之間,瓛應 U P及DOWN信號以控制相對充電泵輸出及低通濾波網 路的充放電流,較大的電容器销合於驅動電晶體閘極以猫 掉閘極電壓的浮動雜訊。 本發明之控制射入電荷較先前方法為優,因其射入之 電荷與輸出電壓相依,而本發明之射入電荷與輸出電壓無 關。本發明可降低輸出電流以減少濾波另件之大小及成本 〇 以下由圖示說明本發明之特點及優點。 第1圖僳本發明之充電泵10方塊圖; 第2圖俗本發明充電泵較佳實施例之電路圖; 第3圖傜一傳統相鎖環電路10◦方塊圖,可利用本 發明之充電泵。 第1圖中,充電栗1 0包括兩驅動電路,一源電流驅 動器12及一洩電流驅動器14,一偏壓電路16及兩閘 多工器,一源驅動多工器2 0及一洩驅動多工器2 2,源 電流驅動器12在線3◦接收自源驅動多工器20的第一 控制電壓,以控制第一電源供給VCC在線3 2流至輸出 端34的電流。偏壓電路16提供笫一電源供給經由線 3 6至源驅動多工器2 0。線3 8提供第一閘控制偏壓至 源驅動多工器2 0。 洩電流驅動器1 4在線4 0接收洩驅動多工器2 2之 第二控制電壓以控制輸出端在線3 4流至線4 2第二供給 (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 本紙張尺度逍用中BB家標準(CNS)甲4規格(210X297公龙) -5 - 81. 5. 20,000(H) 19924? Λ 6 Β6 經濟部屮央櫺準局貝工消费合作社印製 五、發明説明(4) 電壓(VS S)的電流,偏壓電路16提供第二供給電暖 經線46至洩驅動多工器22,線48提供第二閘偏壓控 制電壓至洩驅動多工器22。 在線3 6及3 8之間的第一電容器5 0及線4 6及 4 8之間的第二電容器5 2分別濾平第一及第二閘控制偏 壓,源驅動多工器20響應第一控制信號,即接收於線 54之UP信號,耦合線36及38之一的電壓準位至線 3 0。負閘之UP信號耦合第一供給電壓線3 0。源電流 驅動器12,在線30之第一控制電壓約等於第一供給電 壓時,並未傳導線32的電流至輸出端線34。插入UP 信號耦合線3 8之第一閘控制電壓至線3 0之第一控制電 壓。第一閘控制偏壓的電壓準位,當線30第一控制電壓 約等於第一閘控制電壓時,使線32之電流導通至線34 的輸出端。 洩驅動多工器22饗應第二控制信號,即接收於線 56之DOWN信,耦合第二供給電壓至線40,洩電流 驅動器1 4 ,在線4 ◦的第二控制電壓約等於第二供給電 壓時,並未將輸出端34的電流傳導至線42。 工作時,抑制充電泵10初始接收之UP及DOWN 二者,抑制UP信號會導引線36之第一供給電壓至線 30作為笫一控制電壓,以抑制電流傳導至線34的輸出 端,同樣,抑制DOWN信號會導引線3 6的第二供給電 壓至線4 0作為第二控制電壓,抑制電流自線34傳導至 線42,控制信號UP及DOWN不得同時致能,致能 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度通用中國國家標毕(CNS)甲4規格(210x297公龙) -6 - 81. 5. 20,000(H) 19924? Λ 6 Β6 經濟部中央標準局KX工消费合作社印製 五、發明説明(5 ) UP信號會導致源電流驅動器12將電流供给至線34之 輸出端,致能DOWN信號會導致洩電流驅動器14將電 流自線34的輸出端傳導至線4 2。 充電泵1 Oli應UP及DOWN信號以精確控制销合 於線34輸出端裝置的射入電荷,射入電荷在致能UP信 號時為正,致能DOWN信號時為負,即相對於線34之 輸出端,正性表示電流流出輸出端至LPF 1 04。同樣 ,負電荷表示電流LPF自104流至輸出端。電荷器 5 ◦及5 2可去除偏壓電路1 6之雜訊並穩定控制電壓。 饗應UP及DOWN控制信號的致能,可濾除雜訊並降低 輸出端線34射入電荷的相對隨機或諧波相關誤差。 第2圖中,充電泵1 0包括驅動器場效電晶體( FET), P通道FET Q12作為源電流驅動器12 ,Q12源極經由線32耦合於第一供應電壓,p通道 Q12閘極經由線30耦合於源驅動多工器20及洩極經 由線34耦合於線34輸出端。充電泵1◦包括一作為洩 電流驅動器14的η通道FET, η通道FET Q 1 4 源極經由線4 2耦合於第二供給電壓,閘極經由線4 ◦耦 合於洩驅動多工器2 2及洩極經由線34耦合於輸出端線 3 4 〇 源驅動多工器20包含兩ρ通道FET,第一源多工 器FET Q20a及第二洩多工器FET Q20b。 源驅動多工器20饗應第1圖線54之UP信號。在本發 明較佳實施例中,U P控制信號傜由互補控制信號組成, (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 装· 訂_ -線- 本紙張尺度逍用中國B家標準(CNS)甲4規格(210X297公龙) -7 - 81. 5· 20,000(H) 19924? - A6 _____B6___ 五、發明説明(6) 卽在第1圖線54的UP信號致能實際會産生在線54 a 上的UP致能及線54b負的IFF"。線3 8網合第一源多 工器FET Q2〇a至偏壓電路16及線30耩合第一 源多工器FET Q2〇a洩極至源電流驅動器FET Q12閘極。線30亦耦合第二源多工器FET Q20b洩極至源電流驅動器FET Q12閘極。 線36耦合第二源多工器Q20b至偏壓電路16。 電容器50在較佳實施例中包含較大之FET,有其源及 洩極耩合至線3 6及閛極耦合至線3 8。 經濟部屮央標準局貝工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) 同樣,洩驅動多工器22包含兩η通道FET,第一 拽多FET Q22a及第二洩多工器FET Q 2 2 b 。洩驅動多工器22響應第1圔線56之DOWN信號。 在本發明較佳實施例中,DOWN控制信號係由互補控制 信號組成,即第1圖線56的DOWN信號致能會實際導 致線5 6 a上的DOWN信號致能及線5 6 b負的 〇"'〇 W N 〇線48耩合第一洩多工器FET Q22a的 源極至偏壓電路1 6及線4 0網合第一洩多工器F E T Q22b洩極至洩電流驅動器Q14的閘極。線40亦耦 合Q22b洩極至Q14閘極。線46耦合Q22b源極 至偏壓電路16。電容器52包含較大之FET,其源及 洩極耦合線4 6及閘極耦合至線4 8。 偏壓電路16包含一電壓設定電荷60,可建立一致 能第一偏壓FET Q70及第二偏壓FET Q72之 控制電壓。第一偏壓Q70接收充電泵10電路以外之第 本紙張尺度遑用中8國家樣华(CHS)甲4規格(210X297公*) -8 - 81. 5 . 20.000(H) χ9924? Λ 6 Β6 經濟部中央標準局员工消費合作社印製
五、發明説明(7) 二供給電壓。第一偏壓C17 0之洩掻销合至Q7 2之源極 。電壓設定電路60之第一電壓縝合至第一偏壓Q70閘 極及電壓設定電路6 0之第二電壓耦合至第二偏壓Q7 2 之閘極。第二偏壓Q72之洩極耦合至第三偏壓Q74洩 極。第三偏壓Q 7 4閘極耦合至洩極及源極耦合.至充電泵 10電路以外的第一供給電壓。第一、第二及第三FET Q70—74建立線38的第一閘極控制偏壓準位,而線 3 6接收第三偏壓Q74源極第一供給電壓準位。第二列 之FET,第四偏壓Q76及第五偏壓Q78建立線48 上之第二閘控制電壓。第四偏壓Q76閘極耦合至第三偏 壓Q74之閜極,及源極耦合至第三偏壓Q74源極。第 四偏壓Q76洩極鋇合至第五偏壓Q78洩極。第五偏壓 Q7 8閘極耦合至其洩極及源極耦合至第一偏壓Q7 8源 極。第五偏壓Q 7 8閘極提供第二閘極控制壓至線4 8。 電壓設定電路6 8響應一睡眠信號SL的致能(在較佳實 施例中為低位動作)以抑制其動作。電壓設定電路60的 持定結構並不構成本發明的一部分,任何低雜訊可供給精 確電壓的穩定電路皆可作為電壓設定電路6 0。 工作時,抑制SL信號對電壓設定電路的作用可建立 第一列偏壓FETQ70—74的電流流通。選擇第三偏 壓F E T Q74的值可獲得所要第一閘控制電壓的準位 。第一閘控制電壓的準位至少低於第一供給電壓準位一門 限值,甚至更多。在實際的設計中須視源電流驅動器1 2 對閘偏壓響應的導通或截斷而定。在第二列偏壓FET (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度逍用中1Β家橾準(CNS)甲4規格(210χ29·7公龙) -9 - 81. 5. 20.000(H) 經濟部中央標準局貝工消货合作社印製 19924? _ Λ 6 _Β6_ 五、發明説明(8) Q 7 6 — 7 8將此電流反射至第一列的偏壓F Ε Τ Q70 — Q74。第四偏壓Q76的大小與第二列偏壓 F Ε Τ的電流成比例。即若第四偏壓Q7 6的大小為第三 偏壓Q74的四倍,如較佳實施例,則第二列的偏壓電流 即為第一列偏壓電流的四倍。使Q12與Q14的電流相 等為其重要待點。當Q12之值為Q14四倍時其電流相 等。第五偏壓Q78設定在第二供給電壓準位之上的所要 的第二制偏壓。如上述,其設計特性須視洩電流驅動器 14影繼第二閘控制偏壓的實際值而定。不論如何,第二 閘控制偏壓值至少須在第二供給電壓以上一門限值。以此 種方式,偏壓電路可供給其餘充電泵10兩電壓準位及第 一及第二閘控制偏壓。多工器20及22堪應UP及 DOWN的致能以決定那一電壓供給至特定偏壓器。電容 器5 0及5 2濾掉偏壓電路1 6的雜訊並保持一定的閘電 壓。另外,電容器5◦及52的大小須大於多工器2◦及 22的電流負荷容量,以便在驅動電路受値別UP及 DOWN控制信號致能時提供一些電流。在致能特定驅動 電路時供給電流可防止閘控制電壓準位的劣化,使多工充 電泵1◦性能提升。在較佳實施例中的驅動器Q12及 Q14需要一些電流充電其相關之閘電容。 因此,本發明簡單且有效的提供精確的驅動電路的射 入電荷。充電泵結合本發明可消除雜訊並限制電源電壓浮 動所引入之相差。閘多工控制較驅動電路為優之處在其實 際電流準位並不與線34電壓準位或電源雜訊相依。在上 (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 本紙張尺度逍用中國困家樣毕(CNS)甲4規格(210x297公龙) -10 - 81. 5. 20.000(H) Λ 6 B6 五、發明説明(9 ) 述本發明較佳實施例的說明中,有各種可能的置換,修改 及等效,故上述說明並不限制本發明以下之申請專利範圍 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消赀合作社印製 本紙張尺度逍用中國B家標準(CNS)甲4規格(210x297公龙) -11 - 81. 5. 20.000(H)
Claims (1)
19924? A B c D 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 “ 六、申請專利範SB 1. 一種充電泵可堪應上(UP)及下(DOWN) 信號而控制相對輸出端的電流,包含: 第一場效電晶體具有源極耦合至第一電壓供給線,洩 極耩合至輸出端及閘極耦合至第一控制節點,該第一電晶 體饗應該第一控制節點第一控制電壓而致能將電流自該第 一電壓供給線傳導至輸出端並另逛應該第一控制節點第一 供給電壓的致而抑制電流自該第一電壓供給線至輸出端; 第二場效電晶體具有源極耦合至第二電壓供給線,洩 極耦合至輸出端及閘極耦合至第二控制節點,該第二電晶 體響應第二控制節點第二控制電壓而致能將電流自輸出端 傳導至第二供給電壓線及另響應該第二控制節點第二供給 電壓致能而抑制電流自輸出端流至該第二供給電壓線; 一偏壓電路镨該第一及第二供給電壓以提供第一偏壓 及第二偏壓; 第一多工器響應上信號致能將第一節點接收之該第一 偏壓耦合至該第一電晶髏閘極及饗應負性上信號將第二節 點接收之該第一供給電壓耦合至該第一電晶體閘極; 多工器礬應下信號致能將第二節點接收之該第二偏壓 耦合至該第二電晶體閘極及饗應負性第二控制信將第四節 點接收之該第二供給電壓耦合至該第二電晶體閘極。 2. 根據申請專利範圍第1項之充電泵,另包含: 該第一節點及該第二節點之間的第一電容器;及 該第三節點及該第四節點之間的第二電容器。 3. —種充電栗,包含: 本紙诋尺度逋;丨〗中SH家»準(CNS)MM規格(210x297公i) 81. 2. 2.500(H) -12 - {請先閑讀背面之注意事項再填宵本頁) •襄. •訂· .綠· A B c D ν9924'ί 六、申锖專利範® (ίί先ΚΙ讀背面之注意事項再填寫本百) 偏壓電路用以提供第一及第二供給電壓於第一及第二 供給線及第一及第二偏壓於第一及第二控制線; 第一及第二多工器耩合於該偏壓電路,各該多工器堪 應選擇信號以選擇特定的第一及第二輸入之一耩合至輸出 端,及當該選擇信號致能時,各該多工I»合其第二輸入至 該輸出端及當該選擇信號抑制時耦合該第一輸入至該輸出 端, 該第一多工器第一輸入耦合至該第一供給線,該第一 多工器第二輸入耦合至該第一控制偏壓及該第一多工器選 擇信號對應一上信號,及 該第二多工器第一輸入耦合至該第二供給線,該第二 多工器第一輸入耦合至該第二偏壓及該第二多工器選擇信 號對應一上信號,及 第一及第二驅動器各具有第一及第二節點及一控制節 點,其中各該驅動器礬應該控制節點之特定電壓準位提供 該第一節點及該第二節點之間的傳導路徑, 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 該第一驅動器第一節點锅合至該第一供給電壓線,該 第一驅動器第二節點耦合至輸出節點,及該第一驅動器控 制節點耦合至該第一多工器輸出端, 該第二驅動器第一節點耦合至該第二供給電壓線,該 第二驅動器第二節點耩合至輸出節點,及該第二驅動器控 制節點耩合至該第二多工器輸出端。 4.根據申請專利範圍第3項之充電泵,其中各該驅 動器包含場效電晶體具有閘節點耦合至該控制節點。 81. 2. 2.500(H) 本紙张尺度適用中a Η家標準(CNS) Ψ4規格(210x297公釐) -13 - 7. 4 2, 9 9 A B c D 六、申請專利範® 5.—種工作方法,堪應上及下信號,一充電泵具有 一源電流驅動器逛應第一控制節點第一控制電壓,自第一 供給電壓線將電流傳導至輸出端,洩電流驅動器逛應第二 控制節點第二控制電壓,自輸出端將電流洩至第二供給電 壓線及一偏壓電路提供第一供給電壓至第一供給電壓線, 第一供給電壓至第二供給電壓線,第一控制電壓至第一控 制線及第二控制電壓至第二控制線,包含步驟: 依下信號狀態多工化第二供給電壓及第二控制電壓中 特定之一至第二控制節點,若下信號受抑制而阻止電流自 輸出端流至第二供給電壓線,在第二控制節點致能第二供 給電壓,或者,若第二信號致能,則在第二控制節點致能 第二控制電壓。 <請先聞讀背面之注意事項再填荈本百) 經 濟 部 中 央 標 準 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 本紙張尺度通用中闽Η家標毕(CNS) 规格(210x297公 81. 2. 2.500 (H) -14 -
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