1.一种用于延迟锁相环的电荷泵电路,其特征在于,包括:充放电流偏置电路(1)及电荷泵核心电路(2),其中所述充放电流偏置电路(1)的信号输出端接所述电荷泵核心电路(2)的信号输入端;所述充放电流偏置电路(1)为所述电荷泵核心电路(2)提供偏置信号,电荷泵核心电路(2)用于产生电荷泵输出信号;所述充放电流偏置电路(1)采用工作在线性区MOS管作源极负反馈阻抗的电流镜结构;所述电荷泵核心电路(2)采用NMOS管M20栅极与PMOS管M19栅极相连且NMOS管M20源极接外部地线GND结构、PMOS管M21栅极与NMOS管M22栅极相连且PMOS管M21源极接外部电源VDD结构来抑制电荷泵的电荷共享效应,采用NMOS管M16、NMOS管M14、NMOS管M24构成放电反馈,采用PMOS管M15、PMOS管M13、PMOS管M23构成充电反馈,用于提高电荷泵充/放电电流匹配性能,采用PMOS管M17以及NMOS管M18分别构成MOS电容来抑制电荷泵开关阶段馈通引起的输出端Vctrl抖动;
所述充放电流偏置电路(1)包括:电流源Ib、NMOS管M1、NMOS管M2、PMOS管M3、PMOS管M4、NMOS管M5、NMOS管M6、PMOS管M7、PMOS管M8、NMOS管M9及NMOS管M10,其中电流源Ib的一端分别与PMOS管M3的源极、PMOS管M7的源极以及外部电源VDD相连,电流源Ib的另一端分别与NMOS管M1的漏极、NMOS管M1的栅极、NMOS管M5的栅极以及NMOS管M9的栅极相连,NMOS管M1的源极与NMOS管M2的漏极相连,NMOS管M2的栅极分别与NMOS管M6的栅极、NMOS管M10的栅极以及外部电源VDD相连,NMOS管M2的源极分别与NMOS管M6的源极、NMOS管M10的源极以及外部地GND相连,PMOS管M3的栅极分别与PMOS管M7的栅极以及外部地GND相连,PMOS管M3的漏极与PMOS管M4的源极相连,PMOS管M4的栅极分别与PMOS管M8的栅极、PMOS管M4的漏极以及NMOS管M5的漏极相连,NMOS管M5的源极与NMOS管M6的漏极相连,PMOS管M7的漏极与PMOS管M8的源极相连,NMOS管M9的源极与NMOS管M10的漏极相连;
所述充放电流偏置电路(1)中,NMOS管M2、NMOS管M6及NMOS管M10具有相同的沟道宽长比,NMOS管M1分别与NMOS管M5、NMOS管M9构成电流镜且具有相同的沟道宽长比,因而NMOS管M5的漏极电流I5与NMOS管M9的漏极电流I9有I5=I9=Ib,其中Ib为电流源Ib的电流;PMOS管M3与PMOS管M7具有相同的沟道宽长比,PMOS管M4与PMOS管M8构成电流镜且具有相同的沟道宽长比,因而PMOS管M8的漏极电流I8有I8=Ib;NMOS管M9支路以及PMOS管M8支路为所述电荷泵核心电路(2)提供充/放电偏置信号;NMOS管M2、NMOS管M6及NMOS管M12的栅极均接外部电源VDD,PMOS管M3及PMOS管M7的栅极均接外部地GND,目的使得所述充放电流偏置电路(1)与所述电荷泵核心电路(2)匹配,从而抑制电路中电流镜匹配误差。
2.根据权利要求1所述的一种用于延迟锁相环的电荷泵电路,其特征在于,所述电荷泵核心电路(2)包括:PMOS管M11、NMOS管M12、PMOS管M13、NMOS管M14、PMOS管M15、NMOS管M16、PMOS管M17、NMOS管M18、PMOS管M19、NMOS管M20、PMOS管M21、NMOS管M22、PMOS管M23、NMOS管M24、与门nand1、缓冲器buff1、与门nand2以及缓冲器buff2,其中PMOS管M11的源极分别与PMOS管M15的源极、PMOS管M17的漏极、PMOS管M17的源极、PMOS管M19的源极、PMOS管M21的源极、NMOS管M12的栅极以及外部电源VDD相连,PMOS管M11的栅极分别与NMOS管M12的源极、NMOS管M16的源极、NMOS管M18的源极、NMOS管M18的漏极、NMOS管M22的源极、NMOS管M20的源极以及外部地GND相连,PMOS管M11的漏极分别与PMOS管M15的漏极以及PMOS管M13的源极相连,PMOS管M13的栅极分别与PMOS管M17的栅极、PMOS管M23的栅极、PMOS管M13的漏极以及NMOS管M9的漏极相连,NMOS管M14的漏极分别与NMOS管M14的栅极、NMOS管M24的栅极、NMOS管M18的栅极以及PMOS管M8的漏极相连,NMOS管M14的源极分别与NMOS管M12的漏极以及NMOS管M16的漏极相连,PMOS管M15的栅极分别与NMOS管M16的栅极、PMOS管M23的漏极、NMOS管M24的漏极以及信号输出端Vctrl相连,与门nand1的一输入端与信号Vd相连,与门nand1的另一输入端与信号UP相连,与门nand1的输出端与缓冲器buff1的输入端相连,缓冲器buff1的输出端分别与PMOS管M19的栅极以及NMOS管M20的栅极相连,PMOS管M19的漏极分别与NMOS管M20的漏极以及PMOS管M23的源极相连,NMOS管M24的源极分别与PMOS管M21的漏极以及NMOS管M22的漏极相连,与门nand2的一输入端与信号DN相连,与门nand2的另一输入端与信号Vd相连,与门nand2的输出端与缓冲器buff2的输入端相连,缓冲器buff2的输出端分别与PMOS管M21的漏极以及NMOS管M22的漏极相连。
3.根据权利要求2所述的一种用于延迟锁相环的电荷泵电路,其特征在于,所述电荷泵核心电路(2)中,PMOS管M17的源极及漏极均接外部电源VDD从而构成PMOS管电容,抑制PMOS管M23栅极信号波动,进而抑制PMOS管M23栅极波动信号馈通至漏极引起电荷泵输出端Vctrl抖动问题;NMOS管M18的源极及漏极均接外部地GND从而构成NMOS管电容,抑制NMOS管M24栅极信号波动,进而抑制NMOS管M24栅极波动信号馈通至漏极引起电荷泵输出端Vctrl抖动问题。
4.根据权利要求3所述的一种用于延迟锁相环的电荷泵电路,其特征在于,所述电荷泵核心电路(2)中,PMOS管M23与PMOS管M13构成电流镜并提供充电电流Icp,NMOS管M24与NMOS管M14构成电流镜并提供放电电流Icn;放电阶段,PMOS管M21关断,NMOS管M22开启,同时PMOS管M19关断以及NMOS管M20开启并抽取节点A的寄生电容的电荷,从而抑制当电荷泵从放电阶段转向充电阶段时电路输出端Vctrl与PMOS管M23源极端的电荷共享效应;充电阶段,NMOS管M20关断,PMOS管M19开启,同时NMOS管M22关断以及PMOS管M21开启并对节点B寄生电容充电,从而抑制当电荷泵从充电阶段转向放电阶段时电路输出端Vctrl与NMOS管M24源极端的电荷共享效应。
5.根据权利要求4所述的一种用于延迟锁相环的电荷泵电路,其特征在于,所述电荷泵核心电路(2)中,NMOS管M16、NMOS管M14以及NMOS管M24构成放电反馈,在放电阶段,NMOS管M22工作在线性区,NMOS管M24工作在饱和区电流I24有I24=Icn,其中Icn为电荷泵放电电流,则有 其中,Vbn为NMOS管M24栅极电压,Vc为电荷泵输出端Vctrl电压,λn为NMOS管沟道调制效应系数,Ron22为工作在线性区NMOS管M22的沟道电阻,VTHn为NMOS管的阈值电压;NMOS管M24与NMOS管M14完全相同,NMOS管M12以及NMOS管M16工作在线性区,则有 其中,Ron12为工作在线性区NMOS管M12的
沟道电阻,μn为电子迁移率,(W/L)16为NMOS管M16的沟道宽长比,Cox为单位面积栅氧化层电容,Vgs14为NMOS管M14的栅源电压;在满足Ron12μnCox(W/L)16=λn/2以及Vgs14=IcnRon22+VTHn条件下,NMOS管M16、NMOS管M14以及NMOS管M24构成放电反馈电路。
6.根据权利要求5所述的一种用于延迟锁相环的电荷泵电路,其特征在于,
所述电荷泵核心电路(2)中,PMOS管M15、PMOS管M13以及PMOS管M23构成充电反馈,充电阶段PMOS管M19工作在线性区,PMOS管M23工作在饱和区,PMOS管M23漏极电流I23有I23=Icp,其中Icp为电荷泵充电电流,则PMOS管M23的栅极电压Vbp与电荷泵输出端Vctrl的电压Vc的关系式为 其中,λp为PMOS管沟道调制效应,VDD为外部电源VDD电压,Ron19为工作在线性区PMOS管M19的沟道电阻,VTHp为PMOS管的阈值电压;PMOS管M13与PMOS管M23完全一样,PMOS管M13工作在饱和区,PMOS管M11与PMOS管M15均工作在线性区,则有 其中,Ron11为工作在线性区PMOS管M11的
沟道电阻,μp为空穴迁移率,Cox为单位面积栅氧化层电容,(W/L)15为PMOS管M15的沟道宽长比,Vgs13为PMOS管M13的栅源电压;在满足Ron11μpCox(W/L)15=λp/2以及Vgs13=‑IcpRon19‑|VTHp|条件下,PMOS管M15、PMOS管M13以及PMOS管M23构成的充电反馈电路。