一種高性能CMOS電荷泵的設(shè)計(jì)

其中，NM3，PM3，NM4，PM4為主電路；NM1，PM1，NM2，PM2組成Dummy電路，Dummy電路的存在使得電荷泵具有兩條支路，在同一時(shí)刻，兩條支路中總有一條支路是導(dǎo)通的，這樣就避免了電荷泵無(wú)電流流過(guò)而引起的電荷共享。Vc和Vcon之間通過(guò)一個(gè)電壓跟隨器連接起來(lái)，使得Dummy支路與主支路的節(jié)點(diǎn)電壓相同。因此，在鎖定情況下，電荷泵不會(huì)出現(xiàn)周期性的充放電情況。
為了在低壓下實(shí)現(xiàn)較寬動(dòng)態(tài)范圍的電壓跟隨，本設(shè)計(jì)采用了軌至軌(Rail-to-Rail)緩沖器作為電壓跟隨器，如圖4中虛線框內(nèi)所示。電壓跟隨器為二級(jí)放大器結(jié)構(gòu)，輸入級(jí)采用雙差分放大器并聯(lián)的Rail-to-Rail結(jié)構(gòu)，增大了輸入動(dòng)態(tài)范圍和增益。其中，PM13，NM13為電流累加管，寬長(zhǎng)比分別是PM14和NM14的兩倍，輸出節(jié)點(diǎn)用MOS管電容作為負(fù)載，目的是進(jìn)行頻率補(bǔ)償，穩(wěn)定輸出電壓信號(hào)。圖4為文中所設(shè)計(jì)電荷泵的完整電路圖。
本設(shè)計(jì)電流鏡鏡像的恒定電流為100μA；采用對(duì)稱的共源共柵電流源實(shí)現(xiàn)對(duì)電流源和電流沉的匹配，在電壓跟隨器的輸出端增加一個(gè)20 pF的電容，使得該節(jié)點(diǎn)更加穩(wěn)定。