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专利号: 2021112733925
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-04
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种用于频率合成器的低失配电荷泵,其特征在于,包括:偏置电路(1)以及电荷泵核心电路(2),其中所述偏置电路(1)的信号输出端接所述电荷泵核心电路(2)的信号输入端;所述偏置电路(1)通过PMOS管M23的栅极以及NMOS管M25的栅极为所述电荷泵核心电路(2)提供偏置信号,所述电荷泵核心电路(2)通过输出端Vctrl为后级电路即滤波器提供所需的充放电电流。

2.根据权利要求1所述的一种用于频率合成器的低失配电荷泵,其特征在于,所述偏置电路(1)包括:PMOS管M23、NMOS管M24、NMOS管M25及电流源Ibias,其中电流源Ibias的一端分别与PMOS管M23的源极以及外部电源VDD相连,电流源Ibias的另一端分别与NMOS管M25的漏极、NMOS管M25的栅极、NMOS管M24的栅极、NMOS管M22的栅极、NMOS管M12的栅极、NMOS管M26的栅极以及NMOS管M27的栅极相连,NMOS管M25的源极分别与NMOS管M24的源极以及外部地GND相连,PMOS管M23的栅极分别与PMOS管M13的栅极、PMOS管M7的栅极、PMOS管M23的漏极以及NMOS管M24的漏极相连。

3.根据权利要求2所述的一种用于频率合成器的低失配电荷泵,其特征在于,所述偏置电路(1)中,NMOS管M25与NMOS管M24构成电流镜且具有相同的沟道宽长比,则NMOS管M24的漏极电流I24、NMOS管M25的漏极电流I25与PMOS管M23的漏极电流I23有I24=I25=I23=Ibias,其中Ibias为电流源Ibias的电流。

4.根据权利要求1所述的一种用于频率合成器的低失配电荷泵,其特征在于,所述电荷泵核心电路(2)包括:PMOS管M1、PMOS管M2、PMOS管M3、NMOS管M4、NMOS管M5、NMOS管M6、PMOS管M7、NMOS管M8、PMOS管M9、PMOS管M10、NMOS管M11、NMOS管M12、PMOS管M13、PMOS管M14、PMOS管M15、NMOS管M16、NMOS管M17、PMOS管M18、PMOS管M19、NMOS管M20、NMOS管M21、NMOS管M22、NMOS管M26、NMOS管M27、PMOS管M28、PMOS管M29、传输门TG1以及传输门TG2,其中PMOS管M18的源极分别与PMOS管M19的源极、PMOS管M13的源极、PMOS管M1的源极、PMOS管M10的源极、PMOS管M7的源极、PMOS管M28的源极、PMOS管M29的源极以及外部电源VDD相连,PMOS管M18的栅极分别与PMOS管M18的漏极以及NMOS管M20的漏极相连,NMOS管M20的栅极与信号输入端UPb相连,NMOS管M20的源极分别与NMOS管M21的源极以及NMOS管M22的漏极相连,NMOS管M22的源极分别与NMOS管M16的源极、NMOS管M17的源极、NMOS管M6的源极、NMOS管M12的源极、NMOS管M8的源极、NMOS管M26的源极、NMOS管M27的源极以及外部地GND相连,PMOS管M19的栅极分别与PMOS管M19的漏极、NMOS管M21的漏极以及传输门TG1的输入端相连,传输门TG1的一控制端与信号控制端UPb相连,传输门TG1的另一控制端与信号控制端UP相连,传输门TG1的输出端分别与PMOS管M2的栅极以及PMOS管M9的栅极相连,NMOS管M21的栅极与信号控制端UP相连,PMOS管M13的漏极分别与PMOS管M14的源极以及PMOS管M15的源极相连,PMOS管M14的栅极与信号输入端DN相连,PMOS管M14的漏极分别与NMOS管M16的漏极以及NMOS管M16的栅极相连,PMOS管M15的栅极与信号控制端DNb相连,PMOS管M15的漏极分别与NMOS管M17的漏极、NMOS管的栅极以及传输门TG2的输入端相连,传输门TG2的一控制端与信号控制端DN相连,传输门TG2的另一控制端与信号控制端DNb相连,传输门TG2的输出端分别与NMOS管M5的栅极以及NMOS管M11的栅极相连,PMOS管M1的栅极与信号控制端UPb相连,PMOS管M1的漏极与PMOS管M2的源极相连,PMOS管M2的漏极分别与NMOS管M8的栅极以及PMOS管M3的源极相连,PMOS管M3的栅极分别与PMOS管M9的漏极以及NMOS管M26的漏极相连,PMOS管M3的漏极分别与NMOS管M4的漏极以及电荷泵的输出端Vctrl相连,NMOS管M4的栅极分别与NMOS管M11的漏极以及PMOS管M28的漏极相连,NMOS管M4的源极分别与PMOS管M10的栅极以及NMOS管M5的漏极相连,NMOS管M5的源极与NMOS管M6的漏极相连,NMOS管M6的栅极与信号控制端DN相连,PMOS管M10的漏极分别与NMOS管M11的源极以及NMOS管M12的漏极相连,PMOS管M7的漏极分别与NMOS管M8的漏极以及PMOS管M9的源极相连,PMOS管M28的栅极分别与PMOS管M29的栅极、PMOS管M29的漏极以及NMOS管M27的漏极相连。

5.根据权利要求4所述的一种用于频率合成器的低失配电荷泵,其特征在于,所述电荷泵核心电路(2)中,PMOS管M1、PMOS管M2、PMOS管M3、NMOS管M4、NMOS管M5以及NMOS管M6构成电荷泵主体充放支路;PMOS管M1的栅极接信号控制端UPb作为共源极充电开关,NMOS管M6的栅极接信号控制端DN作为共源极放电开关,抑制电荷共享。

6.根据权利要求5所述的一种用于频率合成器的低失配电荷泵,其特征在于,所述电荷泵核心电路(2)中,PMOS管M2与PMOS管M3构成共源共栅充电电流源,NMOS管M4与NMOS管M5构成共源共栅放电电流源,NMOS管M22、NMOS管M20、NMOS管M21、PMOS管M18、PMOS管M19以及传输门TG1构成充电电流源偏置电路且为充电电流源的PMOS管M2的栅极提供偏置,PMOS管M13、PMOS管M14、PMOS管M15、NMOS管M16、NMOS管M17以及传输门TG2构成放电电流源偏置电路且为放电电流源的NMOS管M5的栅极提供偏置,同时传输门TG1作为充电电流源的PMOS管M2的栅极开关,传输门TG2作为放电电流源的NMOS管M5的栅极开关,防止电荷泵关闭时产生漏极电流。

7.根据权利要求6所述的一种用于频率合成器的低失配电荷泵,其特征在于,所述电荷泵核心电路(2)中,PMOS管M2与PMOS管M3构成共源共栅充电电流源,NMOS管M8、PMOS管M7、PMOS管M9以及NMOS管M26构成共源共栅充电电流源的提升电路模块且与共源共栅充电电流源构成负反馈回路,使得充电电流源的阻抗增大,NMOS管M4与NMOS管M5构成共源共栅放电电流源,PMOS管M10、NMOS管M11、NMOS管M12以及PMOS管M28构成共源共栅放电电流源的提升电路模块且与共源共栅放电电流源构成负反馈回路,使得放电电流源的阻抗增大,增加电荷泵的输出阻抗,提高电荷泵的充放电流失配性。

8.根据权利要求7所述的一种用于频率合成器的低失配电荷泵,其特征在于,充电电流源的阻抗R1与放电电流源的阻抗R2分别为

R1≈gm8{ro26//[gm9ro9(ro8//ro7)]}×(gm3ro3ro2)  (1)R2≈gm10{ro28//[gm11ro11(ro10//ro12)]}×(gm5ro5ro6)  (2)式中,gm8为NMOS管M8的等效跨导,ro26为NMOS管M26的沟道阻抗,gm9为PMOS管M9的等效跨导,ro9为PMOS管M9的沟道阻抗,ro8为NMOS管M8的沟道阻抗,ro7为PMOS管M7的沟道阻抗,gm3为PMOS管M3的等效跨导,ro3为PMOS管M3的沟道阻抗,ro2为PMOS管M2的沟道阻抗,gm10为PMOS管M10的等效跨导,ro28为PMOS管M28的沟道阻抗,gm11为NMOS管M11的等效跨导,ro11为NMOS管M11的沟道阻抗,ro10为PMOS管M10的沟道阻抗,ro12为NMOS管M12的沟道阻抗,gm5为NMOS管M5的等效跨导,ro5为NMOS管M5的沟道阻抗,ro6为NMOS管M6的沟道阻抗。