低噪声快速稳定锁相环电荷泵电路的制作方法

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1.本发明涉及一种电荷泵电路，尤其涉及一种低噪声快速稳定锁相环电荷泵电路。


背景技术：

2.一般锁相环的结构如图1所示，所述锁相环用的电荷泵有两个输入电流up、dn。当up和dn均为0时，s1和s2均关闭，up和输入信号dn均为0。当up为高，dn为0时，s1导通，输入信号up不再为0，对vcon的电容充电，使得输出vcon电压上升；当up为0，dn为高时，s2导通，输入信号dn不再为0，对vcon的电容放电，使得vcon电压下降；当up、dn均为高时，s1，s2导通，输入信号up等于输入信号dn，输出电流为0，输出vcon没有变化。其具体的实现可分为开关在上和开关在下两种做法，如图2和图3所示。图2为开关在上电荷泵结构，其中mncsr,mpcsr管为电流源，mswn,mswp为开关管，实现s2和s1；图3为开关在下电荷泵结构，其中mncsr,mpcsr管为电流源，mswn,mswp为开关管，实现s2和s1。
3.对开关在下的电荷泵，一种改进方式如图4所示，用一个倒相器代替原来单个mos管，这样在开关要被关断时，a点被拉到vaa，使得mncsr管的源级为vaa,栅极和源级之间的电压差为负值，这样的mncsr的漏电流就是pa级，原来的开关在上的电荷泵(图2)和开关在下的电荷泵(图3)栅极和源级之间的电压差均为0，漏电流将是na级。
4.但是，图4所示的电荷泵的一个缺点是，开关的速度比较慢，需要把a点的电荷全部冲放掉，而且对g点的干扰和噪声比较大，在输出电压比较低的时候，有逆向漏电的危险，从vaa到minvp到a到mnscr到vcon。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是，提供一种低噪声快速稳定锁相环电荷泵电路。
6.为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种低噪声快速稳定锁相环电荷泵电路，由第一mos管、第二mos管、第三mos管、第四mos管、第五mos管、第六mos管、电流源mpcsr、mncsr和开关管mswn、mswp构成，所述第一mos管的源极连接电流源mpcsr的漏极，栅极连接输入信号up，漏极连接第二mos管的源极，第二mos管的栅极与源极连接，漏极接地；所述第三mos管的源极连接电压vaa，栅极连接漏极，漏极连接第四mos管的源极，所述第四mos管栅极连接dnb电流，漏极连接电流源mncsr的源极，所述电流源mncsr的栅极连接第五mos管的栅极，漏极接地；所述第五mos管的源极连接其栅极，漏极接地；所述第六mos管的源极连接电压vaa，栅极和漏极均连接电流源mpcsr的栅极，所述电流源mpcsr的源极连接电压vaa，漏极连接开关管mswp的源极，栅极连接upb电流，漏极连接开关管mswn的源极，所述开关管mswm栅极连接输入信号dn，漏极与电流源mncsr的源极连接。
7.与现有技术相比，本发明的有益之处是：这种低噪声快速稳定锁相环电荷泵电路采用开关在上的结构，可以快速开启同时开启后没有导通漏电。同时减少了关键路径mos管的使用，优化了mos管工作电压，降低了噪声。
附图说明：
8.下面结合附图对本发明进一步说明。
9.图1是锁相环结构示意图；
10.图2是开关在上电荷泵电路结构示意图；
11.图3是开关在下电荷泵电路结构示意图；
12.图4是改进后的开关在下电荷泵结构示意图；
13.图5是本发明低噪声快速稳定锁相环电荷泵电路结构示意图。
14.图中：1、第一mos管；2、第二电压缓冲；3、第三电压缓冲；4、第四mos管；5、第五mos管；6、第六mos管。
具体实施方式：
15.下面结合附图及具体实施方式对本发明进行详细描述：
16.图5所示一种低噪声快速稳定锁相环电荷泵电路，由第一mos管1、2、第二电压缓冲；3、第三电压缓冲、第五mos管5、第六mos管6、电流源mpcsr、mncsr和开关管mswn、mswp构成，所述第一mos管的源极连接电流源mpcsr的漏极，栅极连接输入信号up，漏极连接第二mos管的源极，第二mos管的栅极与源极连接，漏极接地；所述第三mos管的源极连接电压vaa，栅极连接漏极，漏极连接第四mos管的源极，所述第四mos管栅极连接dnb电流，漏极连接电流源mncsr的源极，所述电流源mncsr的栅极连接第五mos管的栅极，漏极接地；所述第五mos管的源极连接其栅极，漏极接地；所述第六mos管的源极连接电压vaa，栅极和漏极均连接电流源mpcsr的栅极，所述电流源mpcsr的源极连接电压vaa，漏极连接开关管mswp的源极，栅极连接upb电流，漏极连接开关管mswn的源极，所述开关管mswm栅极连接输入信号dn，漏极与电流源mncsr的源极连接。
17.具体的，该低噪声快速稳定锁相环电荷泵电路采用开关在上的结构，没有开启时存在mos管漏电的危险，当需要关闭的时候，将dn设为0，upb和dnb电压为vaa，up为0，开关管mswn关闭，第四mos管4将a点上拉到vn，确保开关管mswn的源漏极电压差为负值，同理可以运用到开关管mswp上，确保漏极电流为pa级。
18.和传统的电荷泵(图2)相比，电流源管可以采用比较小的尺寸，增大管子的驱动，降低电流源管的噪声。该噪声是电荷泵的主要噪声来源。
19.需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。


技术特征：
1.一种低噪声快速稳定锁相环电荷泵电路，由第一mos管(1)、第二电压缓冲(2)、第三电压缓冲(3)、第四mos管(4)、第五mos管(5)、第六mos管(6)、电流源(mpcsr、mncsr)和开关管(mswn、mswp)构成，其特征在于：所述第一mos管(1)的源极连接电流源(mpcsr)的漏极，栅极连接输入信号up，漏极连接第二电压缓冲的输出。第二电压缓冲的输入来自一个直流电压vp；第三电压缓冲的输入来自一个直流电压vn，输出接到第四mos管漏极；所述第四mos管(4)栅极连接dnb电流，源极连接电流源(mncsr)的源极，所述电流源(mncsr)的栅极连接第五mos管(5)的栅极，漏极接地；所述第五mos管(5)的源极连接其栅极，漏极接地；所述第六mos管(6)的源极连接电压(vaa)，栅极和漏极均连接电流源(mpcsr)的栅极，所述电流源(mpcsr)的源极连接电压(vaa)，漏极连接开关管(mswp)的源极，栅极连接upb电流，漏极连接开关管(mswn)的源极，所述开关管(mswm)栅极连接输入信号dn，漏极与电流源(mncsr)的源极连接。

技术总结
本发明涉及一种低噪声快速稳定锁相环电荷泵电路，所述第一MOS管的源极连接电流源Mpcsr的漏极，栅极连接输入信号UP，漏极连接第二电压缓冲的输出，第二电压缓冲的输入来自一个直流电压VP；第三电压缓冲的输入来自一个直流电压VN，输出接到第四MOS管漏极。第四MOS管源极连接电流源Mncsr的源极，电流源Mncsr的栅极连接第五MOS管的栅极；第六MOS管的源极连接电压VAA，栅极和漏极均连接电流源Mpcsr的栅极，电流源Mpcsr的源极连接电压VAA，漏极连接开关管Mswp的源极，开关管Mswp的漏极连接开关管Mswn的源极，开关管Mswm栅极连接输入信号DN，漏极与电流源Mncsr的源极连接。这种低噪声快速稳定锁相环电荷泵电路降低了关键路径使用的MOS管数量，优化了MOS管工作电压，降低了噪声，同时电荷泵的开关管的电压范围是VDD到地，启动快，开启后能迅速稳定而且没有传统方案的静态漏电的问题。案的静态漏电的问题。案的静态漏电的问题。


技术研发人员：杨波
受保护的技术使用者：广州昌钰行信息科技有限公司
技术研发日：2021.08.25
技术公布日：2022/1/11