参考【模拟集成电路】电荷泵（CP）设计_pll 电荷泵-CSDN博客
PLL-CP | Fitz's Blog
1.PLL/DLL中电荷泵概念及原理
电荷泵CP(charge pump)是锁相环中重要的一个模块，其主要功能是将鉴频鉴相器 (PFD) 输出的时钟相位差值转化为电荷，将其传到环路滤波器，从而产生控制 VCO 的电压。
“电荷泵”一词也有用在锁相环（PLL）电路中，不同与一般意义上的电荷泵可以进行DC-DC的升压、降压、负压。锁相环中的电荷泵只是双极性的切换式电流源，因此可以输出正负交换的电流脉冲给锁相环的滤波电路，但其电压只能在电源和地点之间，无法产生超过电源或低于地点的电压【也就没有过冲】。所以可以认为CP是一个将电压变化转化为电流的导通的一种器件。
下图给出了由两个开关控制的电流源组成电荷泵，这两个开关分别由 PFD 产生的 UP,DOWN 信号控制。
电荷泵的平均等效输出电流为：
其中是输入相位差，
是电荷泵的输出电流(UP导通，down关闭;对应给LPF充电)或输入电流(UP关闭，Down导通;对应给LPF放电)
2.为何DLL/PLL中要用电荷泵
在PLL电路中，如果直接将无源环路滤波器与PFD相连，则会出现PFD的增益不是一个常数，会随着环路滤波器的平均输出变化而变化的问题。如果环路增益变小，将会降低阻尼系数，进而产生很大地过冲【过冲是指由于阻抗的变化导致信号的反射，使信号出现瞬时过大或过小的电压，这种情况会导致元器件的损坏】。为了解决上述问题可以让PFD驱动一个电荷泵产生一个输出电流而不是输出电压。电荷泵将PFD检测到的相位差信号转换为电流信号，进而控制对环路滤波器进行充放电。
当CP-PLL环路处于同步带时环路频率固定，此时PFD无相位和频率的差别，CP输出无电流输出，环路滤波输出电压VOUT处于恒定；
当CP-PLL环路处于捕捉带的时候，参考频率与分频后的频率产生了相位或频率差别，环路失锁，PFD依据鉴频鉴相结果控制CP的电流输出，进而控制LPF中电容的充放电从而改变VOUT，最终改变了VCO的振荡频率。
