电荷泵电路图

电荷泵锁相环具有低功耗、高速、低抖动和低成本等特点，广泛应用于无线电通信、频率综合器、时钟恢复电路中。电荷泵电路在锁相环路(PLL)中起着非常重要的作用，其主要功能是把鉴频鉴相器(PFD)的数字信号UP和DOWN转换为模拟信号，从而控制压控振荡器(VCO)的频率。当PFD给出高精度的相位误差时，电荷泵对整个环路的性能起决定性作用。当PLL锁定在某个频率时，电荷泵电路的输出必须保持在一个常数。因此，在设计电荷泵电路时，产生一个稳定步长的电压是很重要的。实际的电荷泵不可避免的存在电荷泄漏、充放电流失配、泵开关时间延时不同等不利因素，这些因素都不同程度地造成输出频率的相位偏差，进而降低输出时钟的抗噪声性能。该系统设计采用差分电路结构，此结构具有以下优点：消除了跳跃现象；可以丁作在较高频率，满足整个PLL的设计要求；由于对称性，不易产生偏差；减小电源、地及衬底噪声的影响；NMOS与PMOS开关特性不匹配对整个性质将不再起决定性作用，原来要求NMOS与PMOS相匹配的地方，现在只需NMOS或PMOS自身相匹配即可。该电荷泵电路如图所示，它由大摆幅电流镜及由上拉泵和下拉泵电路所构成的对称电荷泵所组成，属于全差分型电荷泵电路。上拉泵和下拉泵均由差分输入对V M1和VM2，电流镜VM3，偏置电流源Ib和ISMALL，以及弱上拉电流镜VM4和VM5所组成。该电路是一种新的全差分电荷泵结构，与传统电荷泵电路相比，该电路具有输出范围宽和无跳跃现象等优点，同时还可以有效地解决电荷泄漏和充放电失配等问题。