一种宽动态范围低失配的电荷泵

发布时间：2021-01-24 13:35

　　采用TSMC 0.18μm混合CMOS工艺,设计了一种应用在GNSS接收机中低杂散锁相环（PLL）的宽动态范围低失配电荷泵。分析了电荷泵非理想因素和压控振荡器（VCO）调谐增益对参考杂散的影响,发现提高电荷泵电流匹配精度和减小VCO调谐增益均可有效抑制锁相环的参考杂散。采用加负反馈的源极开关型电荷泵,以实现电荷泵充放电电流的精确匹配。利用电荷泵输出电压来控制运算放大器的不同输出支路,以拓宽电荷泵的输出电压动态范围,从而降低PLL输出频率范围对VCO调谐增益的要求。仿真结果表明,当电源电压为1.8 V、电荷泵电流为100μA时,可以实现充放电电流精确匹配,输出电压范围达到0.02～1.78 V,参考杂散为-66.3 dBc。 

【文章来源】：微电子学. 2020,50(01)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

VCO的调谐电压

通过对参考杂散的分析,可以得到纹波幅度和VCO调谐增益对参考杂散的影响。通过对纹波幅度进行建模,可以得到电荷泵电流失配对纹波幅度的影响,进而通过式(3)得到对参考杂散的影响。采用Matlab进行仿真,结果如图3所示。随着VCO调谐增益的增大,参考杂散逐渐恶化。对于电流失配,当Iup>Idn时,失配越大,参考杂散越差;当Idn>Iup时,在一定的失配范围内,电荷泵的开关延迟失配使得纹波幅度减小,对参考杂散影响较小,但超过一定范围后,同样会恶化参考杂散。因此,提高电荷泵电流匹配精度和减小VCO的调谐增益均可有效抑制PLL的参考杂散。

图4 电荷泵的结构及其匹配特性曲线充电支路由M9、M10管构成,放电支路由M11、M12管构成。它们分别构成共源共栅结构,通过提高输出阻抗的方式,提高了充放电电流的匹配精度。

【参考文献】：
期刊论文
[1]低功耗轨至轨CMOS运算放大器设计[J]. 刘华珠,黄海云,宋瑞.  半导体技术. 2011(06)



本文编号：2997337