[發(fā)明專利]一種鎖相環(huán)中的單粒子輻射加固電荷泵電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610914839.5
• 申請(qǐng)日: 2016-10-20
• 公開（公告）號(hào): CN106655758B
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周前能;朱令;李紅娟;譚金益;林金朝;龐宇;李國權(quán);王偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M3/07
• 分類號(hào): H02M3/07
• 代理公司: 重慶市恒信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50102
• 代理人: 劉小紅

本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)一種鎖相環(huán)中的單粒子輻射加固電荷泵電路，包括基本電荷泵電路，其還包括輻射加固電路以及偏置電路，所述基本電荷泵電路的信號(hào)輸出端電連接所述輻射加固電路的信號(hào)輸入端，所述輻射加固電路的信號(hào)輸出端電連接所述基本電荷泵電路的單粒子輻射敏感結(jié)點(diǎn)端，所述偏置電路的輸出端電連接所述輻射加固電路的電壓輸入端；所述輻射加固電路用于對(duì)基本電荷泵電路的相應(yīng)結(jié)點(diǎn)受到高能單粒子轟擊時(shí)產(chǎn)生補(bǔ)償電流以補(bǔ)償單粒子瞬態(tài)脈沖電流；所述偏置電路用于為所述輻射加固電路提供偏置，使得所述輻射加固電路中的輻射補(bǔ)償電流管在基本電荷泵電路的相應(yīng)結(jié)點(diǎn)未受到單粒子瞬態(tài)轟擊時(shí)不工作。本電路提高鎖相環(huán)的抗單粒子輻射能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鎖相環(huán)中的單粒子輻射加固的電荷泵電路。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代航天應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展與武器功能的多樣化，系統(tǒng)內(nèi)部的處理器計(jì)算量增大，隨之越來越多的集成電路芯片將工作在輻射環(huán)境中。對(duì)于在輻射環(huán)境下工作的集成電路芯片，主要考慮單粒子效應(yīng)和總劑量效應(yīng)兩種。隨著集成電路工藝發(fā)展，總劑量效應(yīng)對(duì)集成電路芯片的影響在減弱，相反單粒子效應(yīng)對(duì)集成電路芯片的影響越來越大。相對(duì)于數(shù)字集成電路，模擬集成電路及數(shù)模混合集成電路對(duì)單粒子效應(yīng)更敏感，在先進(jìn)集成電路工藝中日趨嚴(yán)峻且加固設(shè)計(jì)更加困難。因此，模擬集成電路及數(shù)?；旌霞呻娐返膯瘟Ｗ虞椛浼庸萄芯恳殉裳芯恐攸c(diǎn)及難點(diǎn)。

鎖相環(huán)電路作為產(chǎn)生時(shí)鐘基準(zhǔn)的重要部件，已廣泛應(yīng)用于商用和航空航天領(lǐng)域的集成電路芯片中，其通用結(jié)構(gòu)如圖1所示。工作原理為：鑒頻鑒相器檢測(cè)輸入?yún)⒖夹盘?hào)V_ref與分頻器分頻后的反饋信號(hào)V_fb的相位或頻率，并根據(jù)相位差或頻率差產(chǎn)生電荷泵充放電控制信號(hào)和電荷泵在和的控制下對(duì)低通濾波器進(jìn)行充電或放電，從而改變低通濾波器的輸出電壓(即電荷泵的輸出端電壓V_ctrl)，也就是調(diào)整壓控振蕩器的控制電壓V_ctrl，進(jìn)而不斷地調(diào)整壓控振蕩器的輸出頻率以減小輸入?yún)⒖夹盘?hào)V_ref與反饋信號(hào)V_fb之間的相位差，這個(gè)反饋過程不斷的重復(fù)直到最終使輸入?yún)⒖夹盘?hào)與反饋信號(hào)的相位對(duì)齊，即鎖相環(huán)鎖定。

電荷泵對(duì)整個(gè)鎖相環(huán)的性能起決定作用，圖2為基本差分型電荷泵。當(dāng)PMOS管M6和NMOS管M4導(dǎo)通時(shí)，PMOS管M5和NMOS管M3關(guān)斷，結(jié)點(diǎn)C與結(jié)點(diǎn)Y電壓相等；當(dāng)PMOS管M6和NMOS管M4關(guān)斷時(shí)，PMOS管M5和NMOS管M3導(dǎo)通，結(jié)點(diǎn)C與結(jié)點(diǎn)Y電壓相等，這樣結(jié)點(diǎn)C在NMOS管M4以及PMOS管M6導(dǎo)通與關(guān)斷時(shí)沒有電壓變化,即電荷泵輸出端Vctrl-old在NMOS管M4以及PMOS管M6導(dǎo)通與關(guān)斷時(shí)沒有電壓變化，從而避免了電荷共享效應(yīng)。但是，電荷泵在單粒子瞬態(tài)效應(yīng)中會(huì)產(chǎn)生大量的電荷對(duì)低通濾波器中的電容進(jìn)行充放電，導(dǎo)致壓控振蕩器的控制電壓嚴(yán)重偏離鎖定值，超出最大或最小控制電壓，從而導(dǎo)致鎖相環(huán)的輸出時(shí)鐘長(zhǎng)時(shí)間處于混亂狀態(tài)，嚴(yán)重影響到電子系統(tǒng)的正常工作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在解決以上現(xiàn)有技術(shù)的問題。提出了一種有效地改善鎖相環(huán)電路整體輸出抖動(dòng)特性，從而提高鎖相環(huán)的抗單粒子輻射能力的鎖相環(huán)中的單粒子輻射加固電荷泵電路。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：