[發(fā)明專利]一種具有抗單粒子效應(yīng)功能的VCO偏置電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710368033.5
• 申請日: 2017-05-23
• 公開（公告）號: CN107241090B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭陽;郭前程;梁斌;胡春媚;陳建軍;陳希;袁珩洲
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: H03K19/003
• 分類號: H03K19/003
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所(普通合伙) 43008
• 代理人: 周長清;胡君

本發(fā)明公開一種具有抗單粒子效應(yīng)功能的VCO偏置電路，包括負(fù)載電阻偏置模塊以及尾電流電路偏置模塊，負(fù)載電阻偏置模塊通過第一開關(guān)管單元產(chǎn)生第一偏置電壓輸出給VCO環(huán)路中負(fù)載電阻，尾電流電路偏置模塊通過第二開關(guān)管單元產(chǎn)生第二偏置電壓，輸出給VCO環(huán)路中尾電流電路、以及分別反饋給第一開關(guān)管單元、第二開關(guān)管單元。本發(fā)明具有抗單粒子效應(yīng)功能，以及結(jié)構(gòu)簡單、所需成本低、抗輻照性強等優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于鎖相環(huán)中具有抗單粒子效應(yīng)功能的VCO偏置電路。

背景技術(shù)

隨著航天、航空事業(yè)的迅猛發(fā)展和集成電路工藝尺寸的不斷減小，輻射效應(yīng)對電子系統(tǒng)工作狀態(tài)的影響日益嚴(yán)峻，甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)崩潰。模擬電路中鎖相環(huán)（PLL）為其中一個關(guān)鍵部分，為整個電路系統(tǒng)提供所需的時鐘信號，而鎖相環(huán)中壓控振蕩（VCO）為產(chǎn)生時鐘部分，其抗SET（Single Event Transient，單粒子瞬變）性能將直接影響輸出時鐘。在VCO中，其偏置電路部分的輻照敏感性更為嚴(yán)重，偏置電路在高能粒子撞擊下會使振蕩環(huán)路停止振蕩大量周期，而振蕩環(huán)路在輻照效應(yīng)影響下僅會影響輸出時鐘相位變化，并能很快鎖定，所以VCO偏置電路的抗輻照加固更為重要。

為提高VCO偏置電路抗輻照性能，一種方法是通過對已有工藝進行改進，如中國專利申請（200510029396）公開一種基于絕緣體上的硅材料的場效應(yīng)晶體管抗輻照加固方法，在器件級通過減少輻照引起的背溝漏電流的方法，能夠在一定程度上提高電路抗輻照能力，但電路整體抗輻照能力的作用仍然較小，且對已有工藝進行改進，會極大的增大設(shè)計成本；另一種方法是采用雙偏置電路技術(shù)，能夠有效的提高抗輻照性能，但現(xiàn)有的雙偏置電路中負(fù)載電阻偏置電壓產(chǎn)生電路、與尾電流電路偏置電壓產(chǎn)生電路相互之間會產(chǎn)生影響，因而對提高VCO偏置電路的抗輻照性能仍然有限，尤其是對于能量較大的高能粒子撞擊，雙偏置VCO僅與原VCO的抗輻照能力相當(dāng)。

如圖1所示的VCO雙偏置電路，包括開關(guān)管M1、M2以及差分放大器A1，輸出電壓V_{bisa_p}與V_{bias_b}分別為VCO振蕩環(huán)路中負(fù)載電阻、尾電流電路提供偏置電壓，即由開關(guān)管M1、M2產(chǎn)生偏置電壓V_{bisa_p}作為負(fù)載電阻偏置電壓，偏置電壓V_{bisa_p}與差分放大器A1再產(chǎn)生偏置電壓V_{bias_b}作為尾電流電路偏置電壓；當(dāng)高能粒子轟擊開關(guān)管M1或者M2的漏極時，會產(chǎn)生脈沖電流引起V_{bisa_p}電壓波動，該電壓波動不僅會直接影響VCO振蕩環(huán)路的工作狀態(tài)，還會通過差分放大器A1引起V_{bias_b}電壓波動，從而進一步影響VCO振蕩環(huán)路的工作狀態(tài)，抗輻照能力仍然不高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種具有結(jié)構(gòu)簡單、所需成本低、能夠抗單粒子效應(yīng)，抗輻照性強的具有抗單粒子效應(yīng)功能的VCO偏置電路。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：

一種具有抗單粒子效應(yīng)功能的VCO偏置電路，包括負(fù)載電阻偏置模塊以及尾電流電路偏置模塊，所述負(fù)載電阻偏置模塊通過第一開關(guān)管單元產(chǎn)生第一偏置電壓輸出給VCO環(huán)路中負(fù)載電阻，所述尾電流電路偏置模塊通過第二開關(guān)管單元產(chǎn)生第二偏置電壓，輸出給VCO環(huán)路中尾電流電路、以及分別反饋給所述第一開關(guān)管單元、第二開關(guān)管單元。

作為本發(fā)明的進一步改進：所述第一開關(guān)管單元包括第一開關(guān)管M4以及第二開關(guān)管M5，所述第一開關(guān)管M4與所述第二開關(guān)管M5相連以產(chǎn)生所述第一偏置電壓，所述第一開關(guān)管M4連接控制電源端，所述第二開關(guān)管M5接入所述尾電流電路偏置模塊反饋的所述第二偏置電壓。

作為本發(fā)明的進一步改進：所述第二開關(guān)管單元包括第三開關(guān)管M6、第四開關(guān)管M7，所述第三開關(guān)管M6與所述第四開關(guān)管M7相連以產(chǎn)生第三偏置電壓，所述第三開關(guān)管M6連接控制電源端，所述第四開關(guān)管M7接入所述尾電流電路偏置模塊反饋的所述第二偏置電壓。