一种基于CMOS工艺的电荷泵锁相环芯片的设计

　　2.2 龟荷泵(CP)

　　在传统的电荷泵模型中，将PMOS和NMOS看作开关S1，S2，则鉴频鉴相器(PFD)的数字信号输出UP和DN可能为三种情况：

　　(1)状态-1：UP=0，DN=1。这时开关S1断开，S2闭合，电容进行放电，电压OUT值降低；

　　(2)状态0：UP=0，DN=0。这时开关S1和S2都断开，电压OUT保持为一个常量；

　　(3)状态1；UP=1，DN=0。这时开关S1闭合，S2断开，电容进行充电，电压OUT值提高。

　　2.3 压控振荡器(VCO)

　　压控振荡器是锁相环的重要组成部分，很大程度上决定着锁相环的性能。它实现电压一频率的变换作用，其振荡频率受低通滤波器输出电压控制。本文研究的压控振荡器是利用电阻和电容，采用正反馈的方式来实现一种差分环形压控振荡器。此差分环形压控振荡器由五级差分电路构成，每一级的输出V1，V2接到后一级的输入 A，B，最后一级的输出与第一级的输入相连，其中两个公共端子分别为E，C。前级偏置电路受CP输出电压的控制，产生两路控制信号E，C，连接到压控振荡器的每个差分部分的控制端。这种VCO具有良好的线性调谐特性和高的输出频率稳定度的特点。

　　振荡器的核心部分由图3所示差分电路构成，PM1管为下端对称部分提供偏置电流，PM2，PM3起反向作用，将NM1，NM2等效为电阻，则它与相应的MOS电容连接的NM3，NM4构成了RC延迟因子，且延迟时间直接受E，C电压的控制。