專利名稱：具有平衡且恒定的上和下電流的電荷泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及電荷泵，并特別涉及這樣一種電荷泵，其具有平衡且恒定的上和下電流，以便減小鎖相環(huán)路中的抖動(dòng)。
背景技術(shù)：
鎖相環(huán)路(PLL)廣泛用于各種應(yīng)用，如通信系統(tǒng)中的時(shí)鐘恢復(fù)電路、或用于使用較低頻率來合成較高頻率的頻率合成器。一般而言，鎖相環(huán)路包括相位頻率檢測器(PFD)、電荷泵、環(huán)路濾波器、以及壓控振蕩器(VCO)。
圖1是示出傳統(tǒng)鎖相環(huán)路的方框圖。參照?qǐng)D1，相位頻率檢測器110根據(jù)參考信號(hào)Vi與反饋信號(hào)Vo之間的相位(或頻率)差，而生成上信號(hào)UP和下信號(hào)DN。電荷泵120在上信號(hào)UP被激活時(shí)通過環(huán)路濾波器130而流出(draw)上電流IUP，或者在下信號(hào)DN被激活時(shí)從環(huán)路濾波器130吸收下電流IDN。環(huán)路濾波器130響應(yīng)于上/下電流IUP/IDN而被充電或放電，以生成環(huán)路濾波器電壓。
壓控振蕩器140根據(jù)環(huán)路濾波器電壓而生成反饋信號(hào)Vo。以這種方式，生成上信號(hào)UP和下信號(hào)DN，以便減小參考信號(hào)Vi與反饋信號(hào)Vo之間的相位(或頻率)差。
圖2A和2B示出了響應(yīng)于上信號(hào)和下信號(hào)的電荷泵120的操作。參照?qǐng)D2A，當(dāng)上信號(hào)UP被激活時(shí)，上開關(guān)230a被閉合，使得從上電流源210a提供上電流IUP，以對(duì)環(huán)路濾波器250a充電。參照?qǐng)D2B，當(dāng)下信號(hào)DN被激活時(shí)，下開關(guān)240b被閉合，以便由下電流源210b吸收下電流IDN，以便對(duì)環(huán)路濾波器250b放電。通過被充電或被放電，環(huán)路濾波器250a和250b生成向VCO 140提供的控制信號(hào)Vctrl。
鎖相環(huán)路的重要性能方面取決于電荷泵的性能。特別地，期望電荷泵以平衡的上和下電流IUP和IDN、在寬電壓范圍上操作。當(dāng)上電流IUP基本上不與下電流IDN匹配時(shí)，在鎖相環(huán)路被鎖定時(shí)，可能連續(xù)地生成脈動(dòng)(ripple)。而且，由于跟蹤特性的惡化，可能不利地增大了抖動(dòng)。
圖3是示出傳統(tǒng)電荷泵的電路圖。參照?qǐng)D3，傳統(tǒng)的電荷泵包括參考電流源Iref、PMOS(P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體)晶體管MP1和MP2、NMOS(N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體)晶體管MN1、MN2和MN3、以及上/下開關(guān)UP和DN。NMOS晶體管MN1和PMOS晶體管MP1分別與NMOS晶體管MN2和PMOS晶體管MP2形成電流鏡像(current mirror)，以產(chǎn)生與從參考電流源Iref吸收的電流成比例的上電流IUP。與NMOS晶體管MN1形成電流鏡像的NMOS晶體管MN3產(chǎn)生與從參考電流源Iref吸收的電流成比例的下電流IDN。
當(dāng)上信號(hào)UP被激活時(shí)，上開關(guān)UP被閉合，使得上電流IUP流向電荷泵的輸出端OUT。可選地，當(dāng)下信號(hào)DN被激活時(shí)，下開關(guān)DN被閉合，以從輸出端OUT吸收下電流IDN。上信號(hào)和下信號(hào)UP和DN之一被激活。
期望上和下電流IUP和IDN相同，并且都是通過鏡像(mirroring)參考電流Iref來生成這些電流。然而，當(dāng)輸出端OUT處的電壓在從約0V到約VDD的范圍內(nèi)變化時(shí)，由于PMOS和NMOS晶體管MP2和MN3具有有限的電阻，因此上和下電流IUP和IDN變得彼此不同。
也就是，PMOS和NMOS晶體管MP2和MN3在飽和區(qū)域內(nèi)工作，其中這些晶體管的每一個(gè)的漏極電流Ids如下隨著漏極到源極電壓Vds而變化[表達(dá)式1]Ids=12μCoxWL(Vgs-Vth)2(1+λVds),]]>其中，μ是溝道中的電荷載流子的遷移率，Cox是由柵極和溝道形成的每單位面積的電容，W是溝道的寬度，L是溝道的長度，Vgs是柵極到源極電壓，Vth是晶體管的閾值電壓，而λ是溝道長度調(diào)制系數(shù)。
這樣，對(duì)于NMOS晶體管，漏極電流Ids隨著漏極到源極電壓Vds的增大而增大，并且漏極電流Ids隨著漏極到源極電壓Vds的減小而減小。另一方面，對(duì)于PMOS晶體管，漏極電流Ids隨著源極到漏極電壓Vsd的增大而增大，并且漏極電流Ids隨著源極到漏極電壓Vsd的減小而減小。
因此，當(dāng)圖3中的電荷泵的輸出端OUT處的電壓增大時(shí)，PMOS晶體管MP2的源極到漏極電壓Vsd減小，從而減小上電流IUP。另外，NMOS晶體管MN3的漏極到源極電壓Vds增大，從而增大下電流IDN。相反地，當(dāng)輸出端OUT處的電壓減小時(shí)，PMOS晶體管MP2的源極到漏極電壓Vsd增大，從而增大上電流IUP。另外，NMOS晶體管MN3的漏極到源極電壓Vds減小，從而減小下電流IDN。這樣，由于輸出端OUT處的電壓的變化，上電流IUP和下電流IDN可能不被精確地匹配。
圖4是示出根據(jù)圖3中的電荷泵的輸出端處的電壓VOUT的上電流IUP和下電流IDN的模擬結(jié)果的圖。參照?qǐng)D4，隨著輸出電壓VOUT增大，上電流IUP減小，而下電流IDN增大，從而導(dǎo)致電流失配，這又可能導(dǎo)致鎖相環(huán)路的抖動(dòng)。
如在美國專利第6107889號(hào)中公開的鎖相環(huán)路電荷泵電路包括參考電流環(huán)路和復(fù)制反饋環(huán)路，其中參考電流環(huán)路用于生成與參考電壓成比例的參考電流，而復(fù)制反饋環(huán)路用于在耦合節(jié)點(diǎn)處復(fù)制環(huán)路濾波器電壓，以提供參考電流作為上電流。根據(jù)美國專利第6107889號(hào)，從下電流而復(fù)制上電流，使得上電流可以與下電流基本相同。
然而，在美國專利第6107889號(hào)中公開的電荷泵電路根據(jù)下電流的改變而改變上電流，以便增強(qiáng)電流匹配。然而，這樣的上和下電流仍然具有變化。例如，當(dāng)下電流改變?chǔ)時(shí)，由于與下電流相匹配，上電流也改變?chǔ)。這樣的電流變化可能降低鎖相環(huán)路的操作速度，并且可能影響鎖相環(huán)路的頻率特性，從而惡化鎖相環(huán)路的性能。因此，期望一種生成在恒定的電流電平上平衡的上/下電流的電荷泵。

發(fā)明內(nèi)容
因此，根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的電荷泵生成在一定范圍的輸出端電壓上保持恒定和平衡的上/下電流。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的電荷泵包括子上電流源，其用于生成隨著輸出端電壓的改變而互補(bǔ)性地變化的第一子上電流和第二子上電流。電荷泵還包括子下電流源，其用于生成隨著輸出端電壓的改變而互補(bǔ)性地變化的第一子下電流和第二子下電流。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，子上電流源包括第一子上電流源和第二子上電流源。第一子上電流源生成從參考電流鏡像的第一子上電流，并且第二子上電流源生成從第一子下電流鏡像的第二子上電流。
在本發(fā)明的示例實(shí)施例中，第一子上電流源包括形成第一電流鏡像的一對(duì)NMOS晶體管、以及形成第二電流鏡像的一對(duì)PMOS晶體管。
此外，第二子上電流源包括形成第一電流鏡像的一對(duì)NMOS晶體管、以及形成在公共節(jié)點(diǎn)處耦合到第一電流鏡像的第二電流鏡像的一對(duì)PMOS晶體管。在這種情況下，第一和第二電流鏡像的每一個(gè)具有在其中流動(dòng)的第一子下電流，并且運(yùn)算放大器被配置成將公共節(jié)點(diǎn)處的電壓保持為基本上等于輸出端處的電壓。
在本發(fā)明的另外實(shí)施例中，子下電流源包括第一子下電流源和第二子下電流源。第一子下電流源生成從參考電流鏡像的第一子下電流。第二子下電流源生成從第一子上電流鏡像的第二子下電流。
在本發(fā)明的示例實(shí)施例中，第一子下電流源包括形成電流鏡像的一對(duì)NMOS晶體管。此外，第二子下電流源包括形成第一電流鏡像的一對(duì)PMOS晶體管、以及形成在公共節(jié)點(diǎn)處耦合到第一電流鏡像的第二電流鏡像的一對(duì)NMOS晶體管。在這種情況下，第一和第二電流鏡像的每一個(gè)具有在其中流動(dòng)的第一子上電流，并且運(yùn)算放大器被配置成將公共節(jié)點(diǎn)處的電壓保持為基本上等于輸出端處的電壓。
在本發(fā)明的另外實(shí)施例中，電荷泵包括上開關(guān)和下開關(guān)。上開關(guān)響應(yīng)于第一控制信號(hào)而閉合，使得第一和第二子上電流流向輸出端，并且下開關(guān)響應(yīng)于第二控制信號(hào)而閉合，使得第一和第二子下電流從輸出端流出。
根據(jù)本發(fā)明的生成這種平衡且恒定的上/下電流的電荷泵可以特別有利地用于減小鎖相環(huán)路中的抖動(dòng)。在這種情況下，第一控制信號(hào)是由鎖相環(huán)路中的相位頻率檢測器生成的上信號(hào)，而第二控制信號(hào)是由相位頻率檢測器生成的下信號(hào)。


當(dāng)參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例時(shí)，本發(fā)明的上述和其它特性和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚，其中圖1是傳統(tǒng)的鎖相環(huán)路的方框圖；圖2A和2B是示出現(xiàn)有技術(shù)的電荷泵的操作的示意圖；圖3是傳統(tǒng)的電荷泵的電路圖；圖4是在圖3中的電荷泵的輸出電壓發(fā)生變化的情況下的上和下電流的模擬結(jié)果的圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的電荷泵的電路圖；
圖6是在圖5中的電荷泵的輸出電壓發(fā)生變化的情況下的上和下電流的模擬結(jié)果的圖；圖7A和7B分別是圖4和6的圖的部分的局部放大圖；圖8是圖3和5中的電荷泵的上和下電流之間的電流失配的模擬結(jié)果的圖；以及圖9示出根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的具有圖5的電荷泵的鎖相環(huán)路的方框圖。
這里引用的圖是為了說明清楚而繪制的，而不一定是按照比例繪制的。圖1、2A、2B、3、4、5、6、7A、7B、8和9中具有相同標(biāo)號(hào)的單元表示具有類似結(jié)構(gòu)和/或功能的單元。
具體實(shí)施例方式
圖5是根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的電荷泵600的電路圖。參照?qǐng)D5，電荷泵600包括參考電流源Iref、PMOS晶體管MP1和MP2、NMOS晶體管MN1、MN2和MN3、第一電流源610、以及第二電流源620。參考電流源Iref、PMOS晶體管MP1和MP2、以及NMOS晶體管MN1、MN2和MN3在功能上類似于圖3中的現(xiàn)有技術(shù)的電荷泵的相似單元。
也就是，NMOS晶體管MN1和PMOS晶體管MP1分別與NMOS晶體管MN2和PMOS晶體管MP2形成電流鏡像，以生成與流過參考電流源Iref的電流成比例的第一子上電流IUP1。NMOS晶體管MN1和NMOS晶體管MN3形成電流鏡像，以生成與流過參考電流源Iref的電流成比例的第一子下電流IDN1。
第一電流源610包括PMOS晶體管MP3和MP4、NMOS晶體管MN5以及運(yùn)算放大器A1，以生成第二子上電流IUP2。第一和第二子上電流IUP1和IUP2隨著電荷泵600的輸出電壓VOUT的改變而互補(bǔ)性地變化。另外，第二電流源620包括PMOS晶體管MP5、NMOS晶體管MN4和MN6、以及運(yùn)算放大器A2，以生成第二子下電流IDN2。第一和第二子下電流IDN1和IDN2隨著電荷泵600的輸出電壓VOUT的改變而互補(bǔ)性地變化。
第一電流源610生成基本上從第一子下電流IDN1復(fù)制的第二子上電流IUP2。第二電流源620生成基本上從第一子上電流IUP1復(fù)制的第二子下電流IDN2。這樣，第一和第二子上電流IUP1和IUP2之和基本上等于第一和第二子下電流IDN1和IDN2之和。
第一和第二子上電流IUP1和IUP2之和形成上電流，并且第一和第二子下電流IDN1和IDN2之和形成下電流。這樣，根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例，平衡了上和下電流。另外，子上電流IUP1和IUP2隨著輸出電壓VOUT的改變而互補(bǔ)性地變化，并且子下電流IDN1和IDN2隨著輸出電壓的改變而互補(bǔ)性地變化。這樣，作為這些子電流的各自之和(IUP1和IUP2、IDN1和IDN2)的上和下電流保持基本上恒定，而與電荷泵600的輸出電壓VOUT的改變無關(guān)。
子上電流IUP1和IUP2互補(bǔ)性地變化意味著當(dāng)?shù)谝蛔由想娏鱅UP1根據(jù)輸出電壓VOUT的變化而增大(或減小)時(shí)，第二子上電流IUP2對(duì)應(yīng)地等量減小(或增大)。即使在第一和第二子上電流IUP1和IUP2的變化不完全相等時(shí)，相對(duì)于輸出電壓VOUT，總上電流的改變?nèi)匀粶p小。
類似地，子下電流IDN1和IDN2互補(bǔ)性地變化意味著當(dāng)?shù)谝蛔酉码娏鱅DN1根據(jù)輸出電壓VOUT中的變化而增大(或減小)時(shí)，第二子下電流IDN2對(duì)應(yīng)地等量減小(或增大)。即使當(dāng)?shù)谝缓偷诙酉码娏鱅DN1和IDN2的變化不完全相等時(shí)，相對(duì)于輸出電壓VOUT，總下電流的改變?nèi)匀粶p小。
現(xiàn)在描述從圖5的電荷泵中的第一子下電流IDN1復(fù)制第二子上電流IUP2。在第一電流源610中，NMOS晶體管MN3和MN5形成第一電流鏡像以使第一子下電流IDN1流過NMOS晶體管MN5。PMOS晶體管MP4在第一參考節(jié)點(diǎn)n1處與NMOS晶體管MN5串聯(lián)，使得第一子下電流IDN1流過PMOS晶體管MP4。
此外，在第一電流源610中，運(yùn)算放大器A1在第一參考節(jié)點(diǎn)n1處復(fù)制電荷泵的輸出電壓VOUT，使得NMOS晶體管MN5的漏極到源極電壓Vds基本上與NMOS晶體管MN3的漏極到源極電壓Vds相同。因此，第一子下電流IDN1(即第二子上電流IUP2)取決于NMOS晶體管MN5的漏極到源極電壓Vds，其根據(jù)PMOS晶體管MP2的源極到漏極電壓Vsd而與第一子上電流IUP1互補(bǔ)。
運(yùn)算放大器A1在正輸入端接收第一參考節(jié)點(diǎn)n1處的電壓，并且在負(fù)輸入端接收輸出電壓VOUT，以放大它們之間的差，以輸出第一低阻抗輸出。將第一低阻抗輸出施加到PMOS晶體管MP3和MP4的各自柵極。由于PMOS晶體管MP3和MP4形成電流鏡像，因此這些晶體管MP3和MP4的柵極到源極電壓基本上相等。另外，這些晶體管MP3和MP4的漏極到源極電壓基本上相等。
因此，PMOS晶體管MP3和MP4具有基本上相同的流過它們的電流(即IDN1＝IUP2)。PMOS晶體管MP3和MP4以及運(yùn)算放大器A1形成第一電流復(fù)制環(huán)路，其在第一參考節(jié)點(diǎn)n1處復(fù)制輸出電壓VOUT。
現(xiàn)在描述從圖5中的電荷泵600的第一子上電流IUP1復(fù)制第二子下電流IDN2。PMOS晶體管MP5與PMOS晶體管MP2形成電流鏡像，使得第一子上電流IUP1流過PMOS晶體管MP5。NMOS晶體管MN6在第二參考節(jié)點(diǎn)n2處與PMOS晶體管MP5串聯(lián)，使得第一子上電流IUP1流過NMOS晶體管MN6。
運(yùn)算放大器A2在第二參考節(jié)點(diǎn)n2處復(fù)制電荷泵的輸出電壓VOUT，使得NMOS晶體管MN4和MN6的漏極到源極電壓Vds基本上相同。因此，第一子上電流IUP1(即第二子下電流IDN2)取決于PMOS晶體管MP5的源極到漏極電壓Vsd，其根據(jù)NMOS晶體管MN3的漏極到源極電壓Vds而與第一子下電流IDN1互補(bǔ)。
運(yùn)算放大器A2在正輸入端接收第二參考節(jié)點(diǎn)n2處的電壓，并且在負(fù)輸入端接收輸出電壓VOUT，以放大它們之間的差，以輸出第二低阻抗輸出。將第二低阻抗輸出施加到NMOS晶體管MN4和NMOS晶體管MN6的各自柵極。由于NMOS晶體管MN4和MN6形成電流鏡像，因此這些晶體管MN4和MN6的柵極到源極電壓基本上相等。另外，這些晶體管MN4和MN6的漏極到源極電壓基本上相等。
因此，NMOS晶體管MN4和MN6具有基本上相同的流過它們的電流(即IUP1＝IDN2)。NMOS晶體管MN4和MN6以及運(yùn)算放大器A2形成第二電流復(fù)制環(huán)路，其在第二參考節(jié)點(diǎn)n2處復(fù)制輸出電壓VOUT。
電荷泵600還包括上開關(guān)680，當(dāng)UP信號(hào)(即第一控制信號(hào))被激活時(shí)上開關(guān)680被閉合，使得子上電流IUP1和IUP2流向輸出端，以增大其上的輸出電壓VOUT。電荷泵600還包括下開關(guān)690，當(dāng)DN信號(hào)(即第二控制信號(hào))被激活時(shí)，下開關(guān)690被閉合，使得子下電流IDN1和IDN2從輸出端流出，以減小其上的輸出電壓VOUT。
參照?qǐng)D6和9，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，從鎖相環(huán)路900的相位頻率檢測器902生成UP和DN信號(hào)。由相位頻率檢測器902通過比較參考信號(hào)Vi和反饋信號(hào)Vo的相位(或頻率)而激活UP和DN信號(hào)之一。UP和DN信號(hào)控制電荷泵600生成子上電流IUP1和IUP2、或子下電流IDN1和IDN2。
由環(huán)路濾波器使用這些子電流來生成向VCO(壓控振蕩器)906發(fā)送的環(huán)路濾波器電壓VCTRL，以生成反饋信號(hào)Vo，其也是鎖相環(huán)路900的輸出信號(hào)。每次由相位頻率檢測器902激活UP和DN信號(hào)之一，以便減小參考信號(hào)Vi與反饋信號(hào)Vo之間的相位(或頻率)差。
現(xiàn)在描述在輸出端處的輸出電壓VOUT發(fā)生變化的情況下的電荷泵600的操作。參照?qǐng)D5，當(dāng)輸出電壓VOUT增大時(shí)，PMOS晶體管MP2的源極到漏極電壓Vsd減小，從而減小第一子上電流IUP1。相反，NMOS晶體管MN3的漏極到源極電壓Vds增大，從而增大第一子下電流IDN1。由于從第一子下電流IDN1復(fù)制第二子上電流IUP2，因此增大第二子上電流IUP2。也就是，與第一子上電流IUP1互補(bǔ)性地改變第二子上電流IUP2。這樣，相對(duì)于輸出電壓VOUT的變化，減小了總上電流(IUP1+IUP2)的結(jié)果變化。
另外，由于從第一子上電流IUP1復(fù)制第二子下電流IDN2，因此第二子下電流IDN2減小。也就是，與第一子下電流IDN1互補(bǔ)性地改變第二子下電流IDN2。這樣，相對(duì)于輸出電壓VOUT的變化，減小了所產(chǎn)生的總下電流(IDN1+IDN2)的差異。另外，由于子上電流IUP1和IUP2以及子下電流IDN1和IDN2的每一個(gè)之間的這種互補(bǔ)關(guān)系，總上電流和總下電流具有不顯著的失配。
當(dāng)輸出電壓VOUT減小時(shí)，PMOS晶體管MP2的Vsd增大，從而第一子上電流IUP1增大，而NMOS晶體管MN3的Vds減小，從而第一子下電流IDN1減小。由于從第一子下電流IDN1復(fù)制第二子上電流IUP2，因此第二子上電流IUP2也減小。也就是，與第一子上電流IUP1互補(bǔ)性地改變第二子上電流IUP2。這樣，相對(duì)于輸出電壓VOUT，減小了總上電流(IUP1+IUP2)的結(jié)果變化。
另外，由于從第一子上電流IUP1復(fù)制第二子下電流IDN2，因此第二子下電流IDN2增大。也就是，與第一子下電流IDN1互補(bǔ)性地改變第二子下電流IDN2。這樣，相對(duì)于輸出電壓VOUT，減小了總下電流(IDN1+IDN2)的結(jié)果變化。另外，由于子上電流IUP1和IUP2以及子下電流IDN1和IDN2的每一個(gè)之間的這種互補(bǔ)關(guān)系，總上電流和總下電流具有不顯著的失配。
圖6是示出根據(jù)圖5中的電荷泵600的輸出電壓VOUT的總上電流IUP和總下電流IDN的模擬結(jié)果的圖。圖6的模擬結(jié)果針對(duì)輸出端處的輸出電壓VOUT在從約0V到約VDD(例如，約1.8V)的范圍內(nèi)變化的情況。在圖6中，當(dāng)輸出電壓VOUT處于從約0.2V到約1.6V的范圍內(nèi)時(shí)，總上電流IUP和總下電流IDN保持基本上恒定。
圖7A是圖4的圖的一部分的放大圖，而圖7B是圖6的圖的一部分的放大圖。參照?qǐng)D7A和7B，當(dāng)電荷泵的輸出電壓VOUT在約0.2V到約1.6V的范圍內(nèi)變化時(shí)，由根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的電荷泵600生成的總上和下電流IUP和IDN與圖3的傳統(tǒng)電荷泵相比保持得更加恒定。
圖8是示出圖3和5的電荷泵中的總上電流IUP和總下電流IDN之間的電流失配的模擬結(jié)果的圖。在圖8中，S1表示根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的電荷泵的模擬結(jié)果，而S2表示傳統(tǒng)電荷泵的模擬結(jié)果。參照?qǐng)D8，當(dāng)電荷泵的輸出電壓VOUT處于從約0.2V到約1.6V的范圍內(nèi)時(shí)，與圖3的傳統(tǒng)電荷泵相比，圖5中的根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的電荷泵基本上消除了總上和下電流IUP和IDN之間的失配。
通過這樣減小的保持為基本恒定的上和下電流IUP和IDN之間的失配，可以有利地減小使用電荷泵600的鎖相環(huán)路900的抖動(dòng)，以便增強(qiáng)鎖相環(huán)路900的性能。
在這樣描述了本發(fā)明的示例實(shí)施例之后，應(yīng)當(dāng)理解，由于在不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神或范圍的情況下，本發(fā)明的很多明顯變化是可能的，因此由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明不局限于在上文中闡述的特定細(xì)節(jié)。雖然詳細(xì)描述了本發(fā)明的示例實(shí)施例及其優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下可以在此進(jìn)行各種改變、替換和變更。
本中請(qǐng)要求于2004年8月2日提交的韓國專利申請(qǐng)第2004-60763號(hào)的35USC§119下的優(yōu)先權(quán)，在此將其全文引作參考，以便用于各種目的。
權(quán)利要求
1.一種操作電荷泵的方法，包括生成隨著輸出端電壓的改變而互補(bǔ)性地變化的第一子上電流和第二子上電流；以及生成隨著輸出端電壓的改變而互補(bǔ)性地變化的第一子下電流和第二子下電流。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中生成第二子上電流和生成第二子下電流各自包括復(fù)制第一子下電流，以生成第二子上電流；以及復(fù)制第一子上電流，以生成第二子下電流。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括響應(yīng)于第一控制信號(hào)而使第一和第二子上電流流向輸出端；以及響應(yīng)于第二控制信號(hào)而使第一和第二子下電流從輸出端流出。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中輸出端處的電壓控制鎖相環(huán)路中的壓控振蕩器。
5.一種電荷泵，包括子上電流源，用于生成隨著輸出端處電壓的改變而互補(bǔ)性地變化的第一子上電流和第二子上電流；以及子下電流源，用于生成隨著輸出端處電壓的改變而互補(bǔ)性地變化的第一子下電流和第二子下電流。
6.如權(quán)利要求5所述的電荷泵，其中子上電流源包括第一子上電流源，用于生成從參考電流鏡像的第一子上電流；以及第二子上電流源，用于生成從第一子下電流鏡像的第二子上電流。
7.如權(quán)利要求6所述的電荷泵，其中第一子上電流源包括形成第一電流鏡像的一對(duì)NMOS晶體管、以及形成第二電流鏡像的一對(duì)PMOS晶體管。
8.如權(quán)利要求6所述的電荷泵，其中第二子上電流源包括形成第一電流鏡像的一對(duì)NMOS晶體管、以及形成在公共節(jié)點(diǎn)處耦合到第一電流鏡像的第二電流鏡像的一對(duì)PMOS晶體管；其中第一和第二電流鏡像的每一個(gè)具有在其中流動(dòng)的第一子下電流；以及運(yùn)算放大器，被配置成將公共節(jié)點(diǎn)處的電壓保持為基本上等于輸出端處的電壓。
9.如權(quán)利要求5所述的電荷泵，其中子下電流源包括第一子下電流源，用于生成從參考電流鏡像的第一子下電流；以及第二子下電流源，用于生成從第一子上電流鏡像的第二子下電流。
10.如權(quán)利要求9所述的電荷泵，其中第一子下電流源包括形成電流鏡像的一對(duì)NMOS晶體管。
11.如權(quán)利要求9所述的電荷泵，其中第二子下電流源包括形成第一電流鏡像的一對(duì)PMOS晶體管、以及形成在公共節(jié)點(diǎn)處耦合到第一電流鏡像的第二電流鏡像的一對(duì)NMOS晶體管；其中第一和第二電流鏡像的每一個(gè)具有在其中流動(dòng)的第一子上電流；以及運(yùn)算放大器，被配置成將公共節(jié)點(diǎn)處的電壓保持為基本上等于輸出端處的電壓。
12.如權(quán)利要求5所述的電荷泵，還包括上開關(guān)，響應(yīng)于第一控制信號(hào)而閉合，使得第一和第二子上電流流向輸出端；以及下開關(guān)，響應(yīng)于第二控制信號(hào)而閉合，使得第一和第二子下電流從輸出端流出。
13.如權(quán)利要求12所述的電荷泵，其中第一控制信號(hào)是由鎖相環(huán)路中的相位頻率檢測器生成的上信號(hào)，并且，其中第二控制信號(hào)是由相位頻率檢測器生成的下信號(hào)。
14.一種鎖相環(huán)路，包括相位頻率檢測器，用于通過將參考信號(hào)與反饋信號(hào)相比較，而激活上信號(hào)或下信號(hào)；電荷泵，包括子上電流源，用于生成隨著輸出端處電壓的改變而互補(bǔ)性地變化的第一子上電流和第二子上電流；以及子下電流源，用于生成隨著輸出端處電壓的改變而互補(bǔ)性地變化的第一子下電流和第二子下電流；其中當(dāng)上信號(hào)被激活時(shí)，第一和第二子上電流流向輸出端，并且，其中當(dāng)下信號(hào)被激活時(shí)，第一和第二子下電流從輸出端流出；環(huán)路濾波器，用于對(duì)輸出端處的電壓進(jìn)行濾波，以生成環(huán)路濾波器電壓；以及壓控振蕩器，用于響應(yīng)于環(huán)路濾波器電壓而生成反饋信號(hào)。
15.如權(quán)利要求14所述的鎖相環(huán)路，其中電荷泵還包括上開關(guān)，當(dāng)上信號(hào)被激活時(shí)閉合，使得第一和第二子上電流流向輸出端；以及下開關(guān)，當(dāng)下信號(hào)被激活時(shí)閉合，使得第一和第二子下電流從輸出端流出。
16.如權(quán)利要求14所述的鎖相環(huán)路，其中電荷泵還包括第一子上電流源，用于生成從參考電流鏡像的第一子上電流；第二子上電流源，用于生成從第一子下電流鏡像的第二子上電流；第一子下電流源，用于生成從參考電流鏡像的第一子下電流；以及第二子下電流源，用于生成從第一子上電流鏡像的第二子下電流。
17.如權(quán)利要求16所述的鎖相環(huán)路，其中第一子上電流源包括形成第一電流鏡像的一對(duì)NMOS晶體管、以及形成第二電流鏡像的一對(duì)PMOS晶體管。
18.如權(quán)利要求16所述的鎖相環(huán)路，其中第二子上電流源包括形成第一電流鏡像的一對(duì)NMOS晶體管、以及形成在公共節(jié)點(diǎn)處耦合到第一電流鏡像的第二電流鏡像的一對(duì)PMOS晶體管；其中第一和第二電流鏡像的每一個(gè)具有在其中流動(dòng)的第一子下電流；和運(yùn)算放大器，被配置成將公共節(jié)點(diǎn)處的電壓保持基本上等于輸出端處的電壓。
19.如權(quán)利要求16所述的鎖相環(huán)路，其中第一子下電流源包括形成電流鏡像的一對(duì)NMOS晶體管。
20.如權(quán)利要求16所述的鎖相環(huán)路，其中第二子下電流源包括形成第一電流鏡像的一對(duì)PMOS晶體管、以及形成在公共節(jié)點(diǎn)處耦合到第一電流鏡像的第二電流鏡像的一對(duì)NMOS晶體管；其中第一和第二電流鏡像的每一個(gè)具有在其中流動(dòng)的第一子上電流；以及運(yùn)算放大器，被配置成將公共節(jié)點(diǎn)處的電壓保持為基本上等于輸出端處的電壓。
全文摘要
一種電荷泵生成隨著輸出端電壓的改變而互補(bǔ)性地變化的第一子上電流和第二子上電流。該電荷泵還生成隨著輸出端電壓的改變而互補(bǔ)性地變化的第一子下電流和第二子下電流。通過這種互補(bǔ)關(guān)系，在輸出端處的電壓發(fā)生改變的情況下，總上/下電流保持基本上恒定且平衡。
文檔編號(hào)G11C5/14GK1734944SQ20051008933
公開日2006年2月15日 申請(qǐng)日期2005年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月2日
發(fā)明者金周亨 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社