TW199247B - - Google Patents

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 -