[發明專利]一種抗單粒子效應輻射加固帶隙基準電路

有效

• 申請號: 202210394652.2
• 申請日: 2022-04-15
• 公開（公告）號: CN114756079B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 邱旻韡;屈柯柯
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十八研究所
• 主分類號: G05F1/567
• 分類號: G05F1/567
• 代理公司: 無錫派爾特知識產權代理事務所(普通合伙) 32340
• 代理人: 楊立秋

本發明涉及一種抗單粒子效應輻射加固帶隙基準電路，包括啟動電路，為帶隙基準電路提供偏置電流；運算放大器，所述的MP3、MP4通過電流鏡鏡像MP1的電流給運算放大器提供偏置，MP5也通過電流鏡鏡像給后續基準電壓產生部分提供偏置，且運算放大器輸入端對MP6、MP7的柵極電位分別連接R3和BP3發射極；所述的R4、R5、R3、BP1～BP3、D9、以及R6、C3構成帶隙基準電壓產生電路。本發明所述的帶隙基準電路，通過較小的面積和功耗開銷，實現良好的抗輻射能力，并降低電路最低工作電壓，提高電路適用范圍，利用在重要節點增加二極管和電容的技術來改善抗SET性能。

技術領域

本發明涉及抗輻射加固集成電路技術，尤其是指一種抗單粒子效應輻射加固帶隙基準電路。

背景技術

帶隙基準電路用于產生一個與溫度關系很小的電壓基準。它的理論依據是利用兩個溫度系數極性相反，絕對值基本相等的電壓信號相疊加，得到近似零溫度系數的電壓。本發明中負溫度系數電壓采用PNP三極管基極-發射極PN結電壓來實現；并采用兩個工作在不同電流密度下的PNP管，它們的基極-發射極電壓之差構成正溫度系數電壓。

本發明屬于模擬集成電路，其抗輻射加固技術主要用于提高電路的抗單粒子瞬態(SingleEvent?Transient,SET)能力。單粒子瞬態現象是由于太空中高能量粒子轟擊，引起器件寄生電流順變，誘發集成電路中節點處電壓出現瞬時電壓偏移(電壓尖峰)的現象。該事件主要發生在模擬集成電路當中，會使重要節點電壓出現較大偏移導致電路工作異常甚至失效。

而現有的技術采用了Cascade結構，增加了電壓凈空限制了電路最低工作電壓，使電路應用范圍受限；電路通過增加電源到地支路來提高抗單粒子瞬態能力，使得電路整體功耗開銷大幅增加，單個模塊的電流在5V供電下處于mA級別；同時為了得到大電流I₊，NPN三極管面積必須很大，帶來極大的版圖面積開銷，增加電路成本。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的一種抗單粒子效應輻射加固帶隙基準電路，包括PMOS晶體管MP1～MP7；NMOS晶體管MN1～MN8；二極管D1～D9；PNP三極管BP1～BP3；電阻R1～R6；電容C1～C3；其中的R1、MN1、MN2、MP1、MP2、MN3、MN4、D1～D4為啟動電路，為帶隙基準電路提供偏置電流；所述的MP3、MP6、MP7、MN5、MN6、D5～D8、C1～C2、R2、MN7、MP4、MP5、MN8構成運算放大器，所述的MP3、MP4通過電流鏡鏡像MP1的電流給運算放大器提供偏置，MP5也通過電流鏡鏡像給后續基準電壓產生部分提供偏置，且運算放大器輸入端對MP6、MP7的柵極電位分別連接R3和BP3發射極；所述的R4、R5、R3、BP1～BP3、D9、以及R6、C3構成帶隙基準電壓產生電路，其中的BP1與BP3的基極-發射極電壓差產生正溫度系數的電壓信號，BP3基極-發射極正向PN結產生負溫度系數的電壓，兩者相加得到與溫度無關的基準電壓；

其中的電阻R1一端連接外接電源，一端連接MN1的漏端；MN1的源端連接地，柵端連接MN2的柵端；MN2的源端接地，漏端接MP1的漏端和柵端；MP1的源端接電源；MP1的柵端連接MP3、MP4、MP5的柵端；MP2的漏端接MN3的漏端和柵端，MN3的源端接D1的陽極，D1陰極接地；MN3柵端接MN4柵端，MN4源端接D2陽極，D2陰極接D3陽極，D3陰極接D4陽極，D4陰極接地；MN4的漏端分別接MP5、MN8的漏端；MN8的柵端分別接MP4、MN7的漏端，MN8的源端接R4、R5、R6的一端；R4的另一端分別接R3一端、MP6柵端、D9陽極；R5的另一端分別接R3一端、MP7柵端、BP3發射極；D9陰極接BP2發射極；R3另一端接BP1發射極；BP1、BP2、BP3基極、集電極接地；MP3漏端分別接MP6、MP7源端；MP6漏端接MN5漏端和柵端；MN5源端接地，MN5柵端接D5陽極，D5陰極接D6陽極，D6陰極接地；C1一端接MP6、MP7源端，另一端接地；MP7漏端接MN6漏端，MN6源端接地；MN6漏端分別接MN7柵端、D7陽極，R2一端；D7陰極接D8陽極，D8陰極接地；R2另一端接C2一端，C2另一端接MN7漏端。