简元凯， 解光军， 毛佳佳

（合肥工业大学 电子科学与应用物理学院，安徽 合肥 230009）

一种应用于CMOS锁相环的电荷泵设计

简元凯， 解光军， 毛佳佳

（合肥工业大学 电子科学与应用物理学院，安徽 合肥 230009）

电荷泵是CMOS锁相环中的一个重要模块，其性能决定了整个锁相环系统的工作稳定性和各项指标的优劣。针对传统结构电荷泵存在的电荷共享、电流失配等问题，文章设计了一个基准电压源的电荷泵电路，外接一个2pF的负载电容，用于将电流转化为电压。该电路基于SMIC 0.13μm CMOS工艺库，使用Cadence完成整体电路的仿真。仿真结果表明，该CMOS电荷泵具有输出电压平滑、充放电电流匹配等优良特性，很好地抑制了电荷共享、电流失配等寄生效应。该电荷泵应用在锁相环中，能实现快速锁定。

电荷泵；电荷共享；电流失配；锁相环；锁定时间；电路仿真

锁相环（Phase－Locking Loop）在电子学、通信领域中有着广泛的应用，一般用在相位锁定、频率合成以及时钟恢复电路中。随着人们对CMOS工艺研究的不断深入，器件的特征尺寸不断缩小，因而高速度、高频率和低功耗已成为锁相环电路的发展方向。

一个基本CMOS电荷泵锁相环主要包括鉴频鉴相 器 （PFD）、电 荷泵 （CP）、低通滤 波器（LPF）和 压 控 振 荡 器 （VCO）［1］。 电 荷 泵 是CMOS锁相环中的重要模块，其作用是把PFD输出的数字信号转化为电压信号，以控制压控振荡器（VCO）的振荡频率。

在锁相环实现过程中，通常会遇到电荷共享、电流失配、电荷注入以及时钟馈通等问题。为此，设计一个稳定的、低噪声的电荷泵是提高锁相环性能的关键环节。……