[發(fā)明專(zhuān)利]應(yīng)用于抗輻照電壓轉(zhuǎn)換芯片的雙內(nèi)鎖自復(fù)位振蕩器結(jié)構(gòu)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711351717.0
• 申請(qǐng)日: 2017-12-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107947780A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫煜;胡濱;王青勇;金沛沛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安龍騰微電子科技發(fā)展有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H03K19/003
• 分類(lèi)號(hào): H03K19/003
• 代理公司: 陜西增瑞律師事務(wù)所61219
• 代理人: 張瑞琪

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及了一種應(yīng)用于抗輻照電壓轉(zhuǎn)換芯片的雙內(nèi)鎖自復(fù)位振蕩器結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】

高能帶電粒子穿過(guò)微電子器件的靈敏區(qū)時(shí)，沉積能量，產(chǎn)生足夠數(shù)量的電荷，這些電荷被器件電極收集后，會(huì)造成器件的邏輯狀態(tài)發(fā)生變化，甚至損壞器件，這種現(xiàn)象稱(chēng)為單粒子效應(yīng)。在芯片電路設(shè)計(jì)中，要盡可能避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，需要加入抗輻照的電路設(shè)計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的是提供一種應(yīng)用于抗輻照電壓轉(zhuǎn)換芯片的雙內(nèi)鎖自復(fù)位振蕩器結(jié)構(gòu)，在不大規(guī)模修改原有抗輻照電路的前提下，有效地提高芯片的抗輻照能力。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：應(yīng)用于抗輻照電壓轉(zhuǎn)換芯片的雙內(nèi)鎖自復(fù)位振蕩器結(jié)構(gòu)，包括雙電容振蕩結(jié)構(gòu)，雙電容震蕩結(jié)構(gòu)通過(guò)開(kāi)關(guān)分別與比較器和數(shù)字邏輯單元相連接，比較器和數(shù)字邏輯單元用于控制開(kāi)關(guān)的翻轉(zhuǎn)，比較器還連接有基準(zhǔn)電壓；

數(shù)字邏輯單元中包括時(shí)鐘模塊冗余結(jié)構(gòu)，時(shí)鐘模塊冗余結(jié)構(gòu)包括多個(gè)反饋置位鎖存器，每個(gè)反饋置位鎖存器的輸出端均連接至同一仲裁器的輸入端，仲裁器用于在接收的多個(gè)反饋置位鎖存器發(fā)出的數(shù)據(jù)結(jié)果中，選擇出現(xiàn)次數(shù)最多的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行輸出；

數(shù)字邏輯單元中還包括有雙內(nèi)鎖自復(fù)位單元，雙內(nèi)鎖自復(fù)位單元包括4個(gè)RS觸發(fā)器，雙內(nèi)鎖自復(fù)位單元用于通過(guò)電路本身的多重反饋將輸出錯(cuò)誤的節(jié)點(diǎn)電壓重置到正確電位。

進(jìn)一步地，雙電容振蕩結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)互相獨(dú)立的單電容充電結(jié)構(gòu)，每個(gè)單電容充電結(jié)構(gòu)均分別與開(kāi)關(guān)連接，開(kāi)關(guān)用于在比較器和數(shù)字邏輯單元的作用下，在兩個(gè)單電容充電結(jié)構(gòu)之間切換。

進(jìn)一步地，應(yīng)用于抗輻照電壓轉(zhuǎn)換芯片的雙內(nèi)鎖自復(fù)位振蕩器結(jié)構(gòu)中的NMOS晶體管均采用環(huán)形柵結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，應(yīng)用于抗輻照電壓轉(zhuǎn)換芯片的雙內(nèi)鎖自復(fù)位振蕩器結(jié)構(gòu)中的每個(gè)NMOS晶體管均加有N+保護(hù)環(huán)，每個(gè)PMOS晶體管均加有P+保護(hù)環(huán)。

本發(fā)明的有益效果是：為了克服現(xiàn)有抗輻照電壓轉(zhuǎn)換器芯片的抗輻照能力不足，采用具有抗輻照能力的數(shù)字邏輯單元代替了普通的邏輯單元，抗輻照數(shù)字邏輯單元中包含了兩項(xiàng)措施，即可靠冗余結(jié)構(gòu)和采用雙內(nèi)鎖自復(fù)位單元，通過(guò)時(shí)鐘模塊冗余結(jié)構(gòu)，可提高輸出結(jié)果的正確率，采用雙內(nèi)鎖自復(fù)位單元，有效的提高和加固芯片的抗輻照性能，采用雙電容振蕩的結(jié)構(gòu)，可提高電路的頻率精度。

【附圖說(shuō)明】

圖1為本發(fā)明應(yīng)用于抗輻照電壓轉(zhuǎn)換芯片的雙內(nèi)鎖自復(fù)位振蕩器結(jié)構(gòu)的原理框圖；

圖2為本發(fā)明中時(shí)鐘模塊冗余結(jié)構(gòu)的原理框圖；

圖3為本發(fā)明中雙內(nèi)鎖自復(fù)位單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中NMOS采用形柵結(jié)構(gòu)版圖示圖；

圖5為本發(fā)明中NMOS管和PMOS管分別加P+和N+保護(hù)環(huán)版圖示圖；

圖6為本發(fā)明中電容振蕩結(jié)構(gòu)充放電與現(xiàn)有的單電容振蕩器充放效果對(duì)比圖；

圖7為現(xiàn)有RS觸發(fā)器和本發(fā)明中雙內(nèi)鎖自復(fù)位單元的電路對(duì)比圖；

圖8為采用本發(fā)明應(yīng)用于抗輻照電壓轉(zhuǎn)換芯片的雙內(nèi)鎖自復(fù)位振蕩器結(jié)構(gòu)的仿真結(jié)果示圖。

其中：1.雙電容振蕩結(jié)構(gòu)；2.開(kāi)關(guān)；3.比較器；4.數(shù)字邏輯單元；5.反饋置位鎖存器；6.仲裁器；7.RS觸發(fā)器。

【具體實(shí)施方式】

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明公開(kāi)了應(yīng)用于抗輻照電壓轉(zhuǎn)換芯片的雙內(nèi)鎖自復(fù)位振蕩器結(jié)構(gòu)，如圖1所示，包括雙電容振蕩結(jié)構(gòu)1，雙電容震蕩結(jié)構(gòu)1通過(guò)開(kāi)關(guān)2分別與比較器3和數(shù)字邏輯單元4相連接，比較器3和數(shù)字邏輯單元4用于控制開(kāi)關(guān)2的翻轉(zhuǎn)，比較器3還連接有基準(zhǔn)電壓。

為了增強(qiáng)振蕩器的抗單粒子反轉(zhuǎn)的能力，與傳統(tǒng)非輻照加固電路中的振蕩器相比，本發(fā)明采用具有抗輻照能力的數(shù)字邏輯單元4代替了普通的邏輯單元，抗輻照數(shù)字邏輯單元4中包含了兩項(xiàng)措施，即可靠冗余結(jié)構(gòu)和采用雙內(nèi)鎖自復(fù)位單元。

如圖2所示，數(shù)字邏輯單元4中包括時(shí)鐘模塊冗余結(jié)構(gòu)，時(shí)鐘模塊冗余結(jié)構(gòu)包括多個(gè)反饋置位鎖存器5，每個(gè)反饋置位鎖存器5的輸出端均連接至同一仲裁器6的輸入端，仲裁器6用于在接收的多個(gè)反饋置位鎖存器5發(fā)出的數(shù)據(jù)結(jié)果中，選擇出現(xiàn)次數(shù)最多的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行輸出。采用高可靠多冗余結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是多個(gè)反饋置位鎖存器5的結(jié)構(gòu)和輸出完全相同，輸出全部連接仲裁器6，仲裁器6類(lèi)似于投票器，其輸出總是與大部分輸入保持一致，因此，當(dāng)有小于一半的節(jié)點(diǎn)由于單粒子翻轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)變換時(shí)，仲裁器6的輸出結(jié)果仍然正確。