[發(fā)明專利]針對單粒子效應(yīng)進行加固的開關(guān)電容緩沖器電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310240509.9
• 申請日: 2013-06-17
• 公開（公告）號: CN103346776A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姚素英;李淵清;徐江濤;史再峰;高靜
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: H03K19/0185
• 分類號: H03K19/0185
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 劉國威

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微電子學(xué)中的抗輻射集成電路設(shè)計領(lǐng)域，具體講，針對單粒子效應(yīng)進行加固的開關(guān)電容緩沖器電路。

技術(shù)背景

設(shè)計應(yīng)用于空間環(huán)境的集成電路時，高能粒子轟擊半導(dǎo)體產(chǎn)生的單粒子效應(yīng)(Single?Event?Effect，SEE)是必須考慮的輻射效應(yīng)。針對半導(dǎo)體芯片進行抗SEE加固可以從工藝和設(shè)計兩個方面來考慮。其中，基于設(shè)計的抗輻射加固方法(Radiation-Hardness?By?Design，RHBD)由于可以基于商用工藝實現(xiàn)，因而在實現(xiàn)成本和獲得更高電路性能方面更具優(yōu)勢。目前，針對集成電路RHBD的研究成果以數(shù)字電路為主。這主要是由于數(shù)字電路本身處理信號的離散性，使得對信息的保護可以比較方便地通過冗余的方式來實現(xiàn)。然而，目前針對模擬電路的RHBD方法的研究成果則少見于文獻報道。在實際的應(yīng)用中，模擬電路通常分布于芯片的外圍，通常用于實現(xiàn)信號轉(zhuǎn)換(如模數(shù)轉(zhuǎn)換與數(shù)模轉(zhuǎn)換等)。對于有電流流過的模擬電路節(jié)點，當(dāng)其受到SEE影響時，產(chǎn)生的電壓跳變的幅度和寬度主要和流過該節(jié)點的電流大小有關(guān)。對于這一類的干擾，調(diào)整電流大小和冗余設(shè)計可以在一定程度上起到緩解SEE的作用。但是，對于另一類基于開關(guān)電容的模擬電路而言，由于內(nèi)部可能存在暫時浮空的容性節(jié)點，因此，當(dāng)由SEE誘發(fā)的干擾電荷注入到這些節(jié)點上之后，會引發(fā)電路的輸出發(fā)生非暫態(tài)的錯誤。開關(guān)電容緩沖器作為一種常用的電路單元，其采樣電容節(jié)點的SEE會引發(fā)輸出的錯誤。因此，針對開關(guān)電容緩沖器進行抗輻射加固設(shè)計是一項有意義的工作。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明旨在提供，能夠?qū)Πl(fā)生在內(nèi)部浮空節(jié)點上的SEE進行屏蔽的開關(guān)電容緩沖器。當(dāng)SEE發(fā)生在電路的非浮空節(jié)點上時，只會產(chǎn)生瞬態(tài)的輸出變化，不會引起不可恢復(fù)的信號錯誤。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，針對單粒子效應(yīng)進行加固的開關(guān)電容緩沖器電路，由采樣開關(guān)S1、S2，采樣電容C1、C2，比較器1和比較器2，驅(qū)動輸出的運放3，冗余部分4以及一個二輸入與非門NAND2和一個反相器INV組成，其中輸入信號Vin通過開關(guān)S1和S2分別連接至電容C1和C2的上極板，C1和C2的下極板接地，C1和C2的上極板同時分別連接至N型MOS晶體管M5和M12的柵極，C1的上極板分別連接至比較器1的正端和比較器2的負端，比較器1的負端連接至參考電平V1，比較器2的正端連接至參考電平V2，比較器1和比較器2的輸出驅(qū)動NAND2，NAND2的輸出驅(qū)動反相器INV，P型MOS晶體管M1和M2的源端接電源，漏端分別與P型晶體管M3和M4的源端相連，M3和M4的漏端分別于N型晶體管M5和M6的漏端相連，M5和M6的源端分別于N型晶體管M7和M8的漏端相連，M7和M8的源端相連，并共同連接至電流大小為ISS的尾電流源，P型晶體管M9的源端連接至電源，漏端連接至P型晶體管M11的源端，M11的漏端與P型晶體管M10的漏端相連，并共同連接至N型晶體管M12的漏端，M12的源端連接至N型晶體管M13與M14的漏端，M13的源端連接至電流大小為I_SS/2的尾電流源，M14的源端與M8的源端相連，M1和M2的柵端相連并連接至M1的漏端，同時連接至M10的源端，NAND2的輸出驅(qū)動M3、M14和M11的柵端；INV的輸出驅(qū)動M7、M10和M13的柵端，M4的柵端接地，M6的柵端和漏端相連構(gòu)成輸出Vout，M8的柵連電源，M9的柵端和漏端相連。

采樣開關(guān)S1和S2在芯片版圖上的相互距離設(shè)置為盡可能長。

本發(fā)明具備下列技術(shù)效果：

1.可以針對SEE在采樣電容C1的浮空階段產(chǎn)生的干擾進行恢復(fù)，不使該節(jié)點的錯誤電平向后級傳播。

2.發(fā)生在其他電路節(jié)點的SEE只會對輸出產(chǎn)生瞬態(tài)的干擾。

附圖說明

圖1針對單粒子效應(yīng)進行加固的開關(guān)電容緩沖器。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實例進一步詳細說明本發(fā)明。