電荷泵鎖相環(huán)具有低功耗、高速、低抖動和低成本等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于無線電通信、頻率綜合器、時(shí)鐘恢復(fù)電路中。電荷泵電路在鎖相環(huán)路(PLL)中起著非常重要的作用，其主要功能是把鑒頻鑒相器(PFD)的數(shù)字信號UP和DOWN轉(zhuǎn)換為模擬信號，從而控制壓控振蕩器(VCO)的頻率。當(dāng)PFD給出高的相位誤差時(shí)，電荷泵對整個(gè)環(huán)路的性能起決定性作用。當(dāng)PLL鎖定在某個(gè)頻率時(shí)，電荷泵電路的輸出必須保持在一個(gè)常數(shù)。因此，在設(shè)計(jì)電荷泵電路時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定步長的電壓是很重要的。實(shí)際的電荷泵不可避免的存在電荷泄漏、充放電流失配、泵開關(guān)時(shí)間延時(shí)不同等不利因素，這些因素都不同程度地造成輸出頻率的相位偏差，進(jìn)而降低輸出時(shí)鐘的抗噪聲性能。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用差分電路結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)：消除了跳躍現(xiàn)象；可以丁作在較高頻率，滿足整個(gè)PLL的設(shè)計(jì)要求；由于對稱性，不易產(chǎn)生偏差；減小電源、地及襯底噪聲的影響；NMOS與PMOS開關(guān)特性不匹配對整個(gè)性質(zhì)將不再起決定性作用，原來要求NMOS與PMOS相匹配的地方，現(xiàn)在只需NMOS或PMOS自身相匹配即可。該電荷泵電路如圖所示，它由大擺幅電流鏡及由上拉泵和下拉泵電路所構(gòu)成的對稱電荷泵所組成，屬于全差分型電荷泵電路。上拉泵和下拉泵均由差分輸入對V M1和VM2，電流鏡VM3，偏置電流源Ib和ISMALL，以及弱上拉電流鏡VM4和VM5所組成。該電路是一種新的全差分電荷泵結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)電荷泵電路相比，該電路具有輸出范圍寬和無跳躍現(xiàn)象等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還可以有效地解決電荷泄漏和充放電失配等問題。