本發(fā)明涉及電路，具體地涉及一種電荷泵電路及其控制方法，還涉及一種鎖相環(huán)電路。

背景技術(shù)：

1、電荷泵作為鎖相環(huán)電路中的一個(gè)重要模塊，接收鑒頻鑒相器的輸出信號(hào)并產(chǎn)生相應(yīng)的電流，輸出到環(huán)路濾波器中從而生成控制壓控振蕩器的控制電壓，以獲得鎖相環(huán)期望的輸出頻率。

2、圖1是現(xiàn)有技術(shù)中一個(gè)典型的電荷泵電路結(jié)構(gòu)示意圖，主要由兩個(gè)可調(diào)節(jié)的電流源(充電電流源iup和放電電流源idn)、四個(gè)開關(guān)s1～s4、以及一個(gè)運(yùn)算放大器op1組成。開關(guān)s1由向上信號(hào)up控制，開關(guān)s3由向上up信號(hào)的反信號(hào)upb控制；開關(guān)s2由向下信號(hào)dn控制，開關(guān)s4由向下信號(hào)dn的反信號(hào)dnb控制。

3、當(dāng)輸入的向上信號(hào)up為高電平時(shí)，開關(guān)s1導(dǎo)通，充電電流源iup通過開關(guān)s1對(duì)節(jié)點(diǎn)vc1充電，此時(shí)信號(hào)upb為低電平，開關(guān)s3斷開，節(jié)點(diǎn)vc1電壓升高；

4、當(dāng)輸入的向下信號(hào)dn為高電平時(shí)，開關(guān)s2導(dǎo)通，放電電流源idn通過開關(guān)s2對(duì)節(jié)點(diǎn)vc1放電，此時(shí)信號(hào)dnb為低電平，開關(guān)s4斷開，節(jié)點(diǎn)vc1電壓降低；

5、當(dāng)輸入的向上信號(hào)up和向下信號(hào)dn同時(shí)為高電平時(shí)，對(duì)節(jié)點(diǎn)vc1既不充電也不放電，節(jié)點(diǎn)vc1電壓維持不變；

6、當(dāng)輸入的向上信號(hào)up和向下信號(hào)dn同時(shí)為低電平時(shí)，開關(guān)s1和開關(guān)s2均斷開，節(jié)點(diǎn)vc1電壓依靠環(huán)路濾波器的電容維持，開關(guān)s3和開關(guān)s4均導(dǎo)通，電流從開關(guān)s3經(jīng)節(jié)點(diǎn)vcc流到開關(guān)s4。

7、圖1中的運(yùn)算放大器op1用于鉗位，使得節(jié)點(diǎn)vcc電壓跟隨節(jié)點(diǎn)vc1電壓，減弱電荷泵的非理想因素對(duì)節(jié)點(diǎn)vc1電壓的影響。

8、當(dāng)充電電流源iup和放電電流源idn的電流從i1向i2切換時(shí)，由于開關(guān)存在導(dǎo)通電阻，開關(guān)在流經(jīng)不同大小的電流時(shí)，兩端的電壓差也不同。因此，節(jié)點(diǎn)x和節(jié)點(diǎn)y在電流從i1切換到i2后，電壓發(fā)生變化(例如，節(jié)點(diǎn)x電壓升高而節(jié)點(diǎn)y電壓降低)，節(jié)點(diǎn)x的寄生電容cx和節(jié)點(diǎn)y的寄生電容cy與環(huán)路濾波器的電容發(fā)生電荷共享，凈效應(yīng)變?yōu)閺沫h(huán)路濾波器抽取或者向環(huán)路濾波器輸送電荷，從而造成節(jié)點(diǎn)vc1電壓在電流切換的t1時(shí)刻發(fā)生突變，鎖相環(huán)需要重新進(jìn)行鎖定，導(dǎo)致鎖相環(huán)輸出時(shí)鐘信號(hào)抖動(dòng)變大。

9、圖2為其中一種情況的仿真結(jié)果，即電荷泵電流由較小的電流切換到較大的電流時(shí)節(jié)點(diǎn)vc1電壓的變化情況。由圖2可見，在t1時(shí)刻，有一個(gè)大的瞬間電流從環(huán)路濾波器流向電荷泵，從而導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)vc1電壓向下驟變。圖2中電壓vc1的縱坐標(biāo)表示范圍為490～515mv，電流ic的縱坐標(biāo)表示范圍為-0.5～3.5ma。

10、為了解決傳統(tǒng)電荷泵在切換電流時(shí)導(dǎo)致vc波動(dòng)，現(xiàn)有技術(shù)中的另一種電荷泵電路如圖3所示，其時(shí)序示意圖如圖4所示。

11、圖4中，ctr為切換控制信號(hào)；ctr_sw為開關(guān)控制信號(hào)，ctr_sw為低電平時(shí)，對(duì)應(yīng)開關(guān)s5導(dǎo)通，開關(guān)s6斷開；ctr_sw信號(hào)為高電平時(shí)，對(duì)應(yīng)開關(guān)s5斷開，開關(guān)s6導(dǎo)通。

12、同時(shí)參照?qǐng)D3和圖4，當(dāng)充電電流源iup和放電電流源idn的電流在切換控制信號(hào)ctr的作用下從i1切換到i2時(shí)，節(jié)點(diǎn)x和節(jié)點(diǎn)y與環(huán)路濾波器發(fā)生電荷共享，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)vc1電壓的波動(dòng)。為了避免該電壓波動(dòng)對(duì)鎖相環(huán)輸出時(shí)鐘產(chǎn)生噪聲擾動(dòng)，相較于圖1所示電路，圖3的改進(jìn)方案增加了開關(guān)s5、s6，以及運(yùn)算放大器op2。其中，節(jié)點(diǎn)vc2連接到壓控振蕩器。在電流切換前，開關(guān)s5導(dǎo)通，開關(guān)s6斷開；在t1時(shí)刻，電流由i1切換至i2(該示例中i1<i2)時(shí)，開關(guān)s5斷開，開關(guān)s6導(dǎo)通，此時(shí)由于電荷共享導(dǎo)致的節(jié)點(diǎn)vc1的電壓波動(dòng)無(wú)法傳遞到節(jié)點(diǎn)vc2上，避免了節(jié)點(diǎn)vc1的電壓波動(dòng)對(duì)壓控振蕩器輸出時(shí)鐘的影響。電流切換一段時(shí)間后的t1′時(shí)刻，節(jié)點(diǎn)vc1的電壓逐漸恢復(fù)到正常值，且由于運(yùn)算放大器op2的鉗位作用，節(jié)點(diǎn)vc1穩(wěn)定后的電壓等于節(jié)點(diǎn)vc2的電壓，此時(shí)再控制開關(guān)s5導(dǎo)通，開關(guān)s6斷開，令鎖相環(huán)恢復(fù)閉環(huán)工作。

13、顯然，圖3所示方案是從避免切換時(shí)電壓紋波對(duì)輸出時(shí)鐘影響的角度考慮的，并沒有避免電壓紋波的產(chǎn)生。而且圖3所示方案還存在以下缺點(diǎn)：

14、一方面，增加了額外的開關(guān)s5和s6，以及運(yùn)算放大器op2，會(huì)增加電路的面積和功耗；另一方面，在時(shí)序控制中，開關(guān)控制信號(hào)ctr_sw除了需要t1時(shí)刻的切換信息以外，還需要t1′時(shí)刻的切換信息，而且t1′與t1的時(shí)間差要足夠使節(jié)點(diǎn)vc1恢復(fù)到穩(wěn)定值，時(shí)序控制較為復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種電荷泵電路及其控制方法，以避免在電荷泵電路的電流發(fā)生變化時(shí)輸出節(jié)點(diǎn)電壓發(fā)生突變，進(jìn)而避免對(duì)鎖相環(huán)輸出時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生影響。

2、另一方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種鎖相環(huán)電路，可以降低功耗，并保證輸出時(shí)鐘信號(hào)的穩(wěn)定性。

3、本發(fā)明實(shí)施例提供如下技術(shù)方案：

4、本發(fā)明實(shí)施例提供一種電荷泵電路的控制方法，所述電荷泵電路包括基本電荷泵、以及一個(gè)或多個(gè)調(diào)節(jié)電荷泵，所述基本電荷泵、以及一個(gè)或多個(gè)調(diào)節(jié)電荷泵的輸出端相連作為電荷泵電路的輸出節(jié)點(diǎn)；所述方法包括：

5、上電后，控制所述基本電荷泵正常工作；

6、在進(jìn)行電流切換時(shí)，控制所述基本電荷泵在電流切換前后的等效電流保持不變，并控制所述調(diào)節(jié)電荷泵在電流切換前后的等效電流發(fā)生變化。

7、可選地，所述調(diào)節(jié)電荷泵為一個(gè)；所述基本電荷泵的等效電流為i1，所述電流切換為由電流i1切換到電流i2，i1<i2；

8、所述控制所述調(diào)節(jié)電荷泵在電流切換前后的等效電流發(fā)生變化包括：

9、控制所述調(diào)節(jié)電荷泵由電流切換前的等效電流0變?yōu)殡娏髑袚Q后的等效電流i2-i1。

10、可選地，所述調(diào)節(jié)電荷泵為一個(gè)；所述基本電荷泵的等效電流為i1，所述電流切換為由電流i2切換到電流i1，i1<i2；

11、所述控制所述調(diào)節(jié)電荷泵在電流切換前后的等效電流發(fā)生變化包括：

12、控制所述調(diào)節(jié)電荷泵由電流切換前的等效電流i2-i1變?yōu)殡娏髑袚Q后的等效電流0。

13、可選地，所述進(jìn)行電流切換包括：接收到切換控制信號(hào)時(shí)，進(jìn)行電流切換。

14、本發(fā)明實(shí)施例還提供一種電荷泵電路，所述電荷泵電路包括：基本電荷泵、以及一個(gè)或多個(gè)調(diào)節(jié)電荷泵，所述基本電荷泵、以及一個(gè)或多個(gè)調(diào)節(jié)電荷泵的輸出端相連作為電荷泵電路的輸出節(jié)點(diǎn)；其中，所述基本電荷泵在上電后正常工作，并且在電流切換前后的等效電流保持不變；所述調(diào)節(jié)電荷泵在電流切換前后的等效電流發(fā)生變化。

15、可選地，所述調(diào)節(jié)電荷泵為一個(gè)；所述基本電荷泵的等效電流為i1，所述電流切換為由電流i1切換到電流i2，i1<i2；

16、所述調(diào)節(jié)電荷泵在電流切換前的等效電流為0，在電流切換后的等效電流為i2-i1。

17、可選地，所述調(diào)節(jié)電荷泵為一個(gè)；所述基本電荷泵的等效電流為i1，所述電流切換為由電流i2切換到電流i1，i1<i2；

18、所述調(diào)節(jié)電荷泵在電流切換前的等效電流為i2-i1，在電流切換后的等效電流為0。

19、可選地，所述基本電荷泵和所述調(diào)節(jié)電荷泵均包括：充電電流源、放電電流源、上開關(guān)組、下開關(guān)組；所述上開關(guān)組與所述充電電流源連接，所述下開關(guān)組與所述放電電流源連接，所述上開關(guān)組與所述下開關(guān)組連接，并且具有第一連接節(jié)點(diǎn)和第二連接節(jié)點(diǎn)；

20、所述基本電荷泵的第二連接節(jié)點(diǎn)與所述調(diào)節(jié)電荷泵的第二連接節(jié)點(diǎn)相連，并作為所述電荷泵電路的輸出節(jié)點(diǎn)。

21、可選地，所述基本電荷泵還包括連接在所述基本電荷泵的第一連接節(jié)點(diǎn)和第二連接節(jié)點(diǎn)之間的第一運(yùn)算放大器，所述第一運(yùn)算放大器用于將所述基本電荷泵的第一連接節(jié)點(diǎn)的電壓鉗位至第二連接節(jié)點(diǎn)的電壓；

22、所述基本電荷泵的第一連接節(jié)點(diǎn)與所述調(diào)節(jié)電荷泵的第一連接節(jié)點(diǎn)相連接。

23、可選地，所述基本電荷泵還包括連接在所述基本電荷泵的第一連接節(jié)點(diǎn)和第二連接節(jié)點(diǎn)之間的第一運(yùn)算放大器，所述第一運(yùn)算放大器用于將所述基本電荷泵的第一連接節(jié)點(diǎn)的電壓鉗位至第二連接節(jié)點(diǎn)的電壓；

24、所述調(diào)節(jié)電荷泵還包括連接在所述調(diào)節(jié)電荷泵的第一連接節(jié)點(diǎn)和第二連接節(jié)點(diǎn)之間的第二運(yùn)算放大器，所述第二運(yùn)算放大器用于將所述調(diào)節(jié)電荷泵的第一連接節(jié)點(diǎn)的電壓鉗位至第二連接節(jié)點(diǎn)的電壓。

25、可選地，所述第一運(yùn)算放大器的輸出端與所述基本電荷泵的第一連接節(jié)點(diǎn)連接，所述第一運(yùn)算放大器的正向輸入端與所述基本電荷泵的第二連接節(jié)點(diǎn)連接，所述第一運(yùn)算放大器的負(fù)向輸入端與所述第一運(yùn)算放大器的輸出端連接；

26、所述第二運(yùn)算放大器的輸出端與所述調(diào)節(jié)電荷泵的第一連接節(jié)點(diǎn)連接，所述第二運(yùn)算放大器的正向輸入端與所述調(diào)節(jié)電荷泵的第二連接節(jié)點(diǎn)連接，所述第二運(yùn)算放大器的負(fù)向輸入端與所述第二運(yùn)算放大器的輸出端連接。

27、可選地，所述上開關(guān)組包括第一開關(guān)和第三開關(guān)，所述下開關(guān)組包括第二開關(guān)和第四開關(guān)，第一開關(guān)與第二開關(guān)連接并且連接點(diǎn)為所述第二連接節(jié)點(diǎn)，第三開關(guān)與第四開關(guān)連接并且連接點(diǎn)為所述第一連接節(jié)點(diǎn)；

28、在電流切換前，所述調(diào)節(jié)電荷泵的第一開關(guān)和第二開關(guān)處于斷開狀態(tài)，所述調(diào)節(jié)電荷泵的第三開關(guān)和第四開關(guān)處于閉合狀態(tài)，所述調(diào)節(jié)電荷泵的電流流經(jīng)第三開關(guān)和第四開關(guān)形成的偽路徑；在電流切換后，所述調(diào)節(jié)電荷泵正常工作，所述調(diào)節(jié)電荷泵的電流交替流經(jīng)所述偽路徑和第一開關(guān)和第二開關(guān)形成的輸出路徑。

29、可選地，所述基本電荷泵的開關(guān)與所述調(diào)節(jié)電荷泵的對(duì)應(yīng)開關(guān)的尺寸之比等于所述基本電荷泵的等效電流與所述調(diào)節(jié)電荷泵的等效電流之比。

30、可選地，所述基本電荷泵的開關(guān)的控制信號(hào)的相位與所述調(diào)節(jié)電荷泵的對(duì)應(yīng)開關(guān)的控制信號(hào)的相位相同。

31、本發(fā)明實(shí)施例還提供一種鎖相環(huán)電路，所述鎖相環(huán)電路包括鑒頻鑒相器、環(huán)路濾波器、以及前面所述電荷泵電路；

32、所述鑒頻鑒相器，用于根據(jù)鎖相環(huán)的參考時(shí)鐘信號(hào)和反饋時(shí)鐘信號(hào)輸出控制信號(hào)；

33、所述電荷泵電路，用于根據(jù)所述鑒頻鑒相器輸出的控制信號(hào)向所述環(huán)路濾波器輸入充電電流，或者從所述環(huán)路濾波器抽取放電電流；

34、所述環(huán)路濾波器，用于根據(jù)所述充電電流和所述放電電流生成電壓信號(hào)；

35、所述電荷泵電路，還用于在工作過程中進(jìn)行電流切換，并且在切換時(shí)輸出節(jié)點(diǎn)的電壓信號(hào)保持穩(wěn)定。

36、可選地，所述鎖相環(huán)電路還包括：切換控制模塊，用于生成切換控制信號(hào)，并根據(jù)所述切換控制信號(hào)控制所述電荷泵電路改變輸出的等效電流。

37、可選地，所述切換控制模塊在所述鎖相環(huán)鎖定后生成所述切換控制信號(hào)。

38、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案具有以下有益效果：

39、本發(fā)明實(shí)施例提供的電荷泵電路及其控制方法，利用多個(gè)電荷泵組成電荷泵電路，在需要進(jìn)行電流切換時(shí)，通過改變其中的一個(gè)或多個(gè)電荷泵切換前后的等效電流，避免了充電電流源和放電電流源節(jié)點(diǎn)的電壓產(chǎn)生突變，進(jìn)而避免了對(duì)輸出節(jié)點(diǎn)電壓產(chǎn)生影響，保證了電荷泵電流的平穩(wěn)切換。

40、相應(yīng)地，本發(fā)明實(shí)施例提供的鎖相環(huán)電路，利用上述電荷泵電路實(shí)現(xiàn)電流的切換，在時(shí)鐘信號(hào)鎖定前，控制電荷泵電路采用小電流工作，在時(shí)鐘信號(hào)鎖定后，將電荷泵電路切換到大電流工作，從而降低了鎖相環(huán)電路功耗，而且利用本發(fā)明實(shí)施例提供的電荷泵電路，避免了電流切換對(duì)輸出時(shí)鐘信號(hào)的影響，保證了輸出時(shí)鐘信號(hào)的穩(wěn)定性。