一种具有抗单粒子效应功能的VCO偏置电路制造技术

本发明专利技术公开一种具有抗单粒子效应功能的VCO偏置电路，包括负载电阻偏置模块以及尾电流电路偏置模块，负载电阻偏置模块通过第一开关管单元产生第一偏置电压输出给VCO环路中负载电阻，尾电流电路偏置模块通过第二开关管单元产生第二偏置电压，输出给VCO环路中尾电流电路、以及分别反馈给第一开关管单元、第二开关管单元。本发明专利技术具有抗单粒子效应功能，以及结构简单、所需成本低、抗辐照性强等优点。

VCO bias circuit with single particle effect resistance function

The invention discloses a VCO bias circuit of single event effect function, including the load resistance bias module and tail current bias circuit module, load resistance bias module generates a first bias voltage output to the VCO loop in the load resistance through the first switch unit, the tail current circuit module the bias tube unit generates second bias voltage by second switch VCO, the output to the loop tail current circuit, and feedback to the first switch unit, the switch unit second. The invention has the advantages of single particle effect resistance, simple structure, low cost, strong radiation resistance, etc..

【技术实现步骤摘要】
一种具有抗单粒子效应功能的VCO偏置电路
本专利技术涉及集成电路
，尤其涉及一种适用于锁相环中具有抗单粒子效应功能的VCO偏置电路。
技术介绍
随着航天、航空事业的迅猛发展和集成电路工艺尺寸的不断减小，辐射效应对电子系统工作状态的影响日益严峻，甚至会导致系统崩溃。模拟电路中锁相环（PLL）为其中一个关键部分，为整个电路系统提供所需的时钟信号，而锁相环中压控振荡（VCO）为产生时钟部分，其抗SET（SingleEventTransient，单粒子瞬变）性能将直接影响输出时钟。在VCO中，其偏置电路部分的辐照敏感性更为严重，偏置电路在高能粒子撞击下会使振荡环路停止振荡大量周期，而振荡环路在辐照效应影响下仅会影响输出时钟相位变化，并能很快锁定，所以VCO偏置电路的抗辐照加固更为重要。为提高VCO偏置电路抗辐照性能，一种方法是通过对已有工艺进行改进，如中国专利申请（200510029396）公开一种基于绝缘体上的硅材料的场效应晶体管抗辐照加固方法，在器件级通过减少辐照引起的背沟漏电流的方法，能够在一定程度上提高电路抗辐照能力，但电路整体抗辐照能力的作用仍然较小，且对已有工艺进行改进，会极大的增大设计成本；另一种方法是采用双偏置电路技术，能够有效的提高抗辐照性能，但现有的双偏置电路中负载电阻偏置电压产生电路、与尾电流电路偏置电压产生电路相互之间会产生影响，因而对提高VCO偏置电路的抗辐照性能仍然有限，尤其是对于能量较大的高能粒子撞击，双偏置VCO仅与原VCO的抗辐照能力相当。如图1所示的VCO双偏置电路，包括开关管M1、M2以及差分放大器A1，输出电压Vbisa_p与Vbias_b分别为VCO振荡环路中负载电阻、尾电流电路提供偏置电压，即由开关管M1、M2产生偏置电压Vbisa_p作为负载电阻偏置电压，偏置电压Vbisa_p与差分放大器A1再产生偏置电压Vbias_b作为尾电流电路偏置电压；当高能粒子轰击开关管M1或者M2的漏极时，会产生脉冲电流引起Vbisa_p电压波动，该电压波动不仅会直接影响VCO振荡环路的工作状态，还会通过差分放大器A1引起Vbias_b电压波动，从而进一步影响VCO振荡环路的工作状态，抗辐照能力仍然不高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种具有结构简单、所需成本低、能够抗单粒子效应，抗辐照性强的具有抗单粒子效应功能的VCO偏置电路。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种具有抗单粒子效应功能的VCO偏置电路，包括负载电阻偏置模块以及尾电流电路偏置模块，所述负载电阻偏置模块通过第一开关管单元产生第一偏置电压输出给VCO环路中负载电阻，所述尾电流电路偏置模块通过第二开关管单元产生第二偏置电压，输出给VCO环路中尾电流电路、以及分别反馈给所述第一开关管单元、第二开关管单元。作为本专利技术的进一步改进：所述第一开关管单元包括第一开关管M4以及第二开关管M5，所述第一开关管M4与所述第二开关管M5相连以产生所述第一偏置电压，所述第一开关管M4连接控制电源端，所述第二开关管M5接入所述尾电流电路偏置模块反馈的所述第二偏置电压。作为本专利技术的进一步改进：所述第二开关管单元包括第三开关管M6、第四开关管M7，所述第三开关管M6与所述第四开关管M7相连以产生第三偏置电压，所述第三开关管M6连接控制电源端，所述第四开关管M7接入所述尾电流电路偏置模块反馈的所述第二偏置电压。作为本专利技术的进一步改进：所述负载电阻偏置模块通过所述第二开关管M5的栅极与所述尾电流电路偏置模块中第四开关管M7的栅极连接以接入所述尾电流电路偏置模块反馈的所述第二偏置电压。作为本专利技术的进一步改进：所述第一开关管单元包括两条开关支路，每条所述开关支路包括相互连接的两个开关管，且其中一个开关管连接控制电源端，另一个开关管接入所述尾电流电路偏置模块反馈的所述第二偏置电压，两条开关支路之间通过第一滤波单元连接以输出所述第一偏置电压。作为本专利技术的进一步改进：所述第一滤波单元包括两个电阻R以及电容C，两个所述电阻R的一端分别对应连接一条所述开关支路，另一端与所述电容C连接以输出所述第一偏置电压。作为本专利技术的进一步改进：所述尾电流电路偏置模块还包括与所述第二开关管单元连接的放大单元，所述放大单元接入所述第二开关管单元产生的第一偏置电压，输出放大后的偏置电压。作为本专利技术的进一步改进：所述放大单元包括差分放大器A2，所述差分放大器A2的正相输入端接入所述第一偏置电压，反相输入端接入控制电源Vc。作为本专利技术的进一步改进：所述尾电流电路偏置模块的输出端还设置有第二滤波单元，通过所述第二滤波单元滤波后输出所述第二偏置电压。作为本专利技术的进一步改进：所述第二滤波单元为RC低通滤波器，包括电阻R1以及电容M8，所述电阻R1的一端连接所述放大单元的输出端，另一端通过所述电容M8接地。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1）本专利技术具有抗单粒子效应功能的VCO偏置电路，通过设置负载电阻偏置模块、尾电流电路偏置模块两个电路模块，分别产生提供给VCO环路中负载电阻、尾电流电路的偏置电压，使得当其中一路电路产生脉冲电流时不会影响另一路电路的状态，当高能粒子轰击其中一路电路中开关管时，产生的脉冲电流仅仅影响当前电路产生的偏置电压，不会影响另一路电路的偏置电压，也不会影响VCO下级电路的工作状态，负载电阻偏置模块、尾电流电路偏置模块之间能够实现伪断开的隔离功能，有效提高了VCO偏置电路的抗辐照性能；2）本专利技术具有抗单粒子效应功能的VCO偏置电路，进一步的在尾电流电路偏置模块输出端设置有滤波模块，当高能粒子轰击尾电流电路偏置模块的开关管时，能够减弱辐照效应对尾电流电路偏置电压的影响，从而进一步提高电路的抗辐照性能，结合负载电阻偏置模块、尾电流电路偏置模块伪断开的隔离设置，能够使得既不会影响VCO中本级电路又不会影响下级电路的辐照敏感节点，极大的提高了电路的抗辐照性能。附图说明图1是传统的VCO双偏置电路结构示意图。图2是本专利技术具有抗单粒子效应功能的VCO偏置电路的结构原理示意图。图3是本专利技术实施例1具有抗单粒子效应功能的VCO偏置电路的结构示意图。图4是本专利技术实施例1中VCO偏置电路在辐照效应下的结构原理示意图。图5是本专利技术实施例2具有抗单粒子效应功能的VCO偏置电路的结构示意图。图6是传统降低滤波器电压波动的实现原理示意图。图例说明：1、负载电阻偏置模块；11、第一开关管单元；12、第一滤波单元；2、尾电流电路偏置模块；21、第二开关管单元；22、放大单元；23、第二滤波单元。具体实施方式以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本专利技术作进一步描述，但并不因此而限制本专利技术的保护范围。如图2所示，本专利技术具有抗单粒子效应功能的VCO偏置电路包括负载电阻偏置模块1以及尾电流电路偏置模块2，负载电阻偏置模块1通过第一开关管单元11产生第一偏置电压Vbias_p输出给VCO环路中负载电阻，尾电流电路偏置模块2通过第二开关管单元21产生第二偏置电压Vbias_b，输出给VCO环路中尾电流电路、以及分别反馈给第一开关管单元11、第二开关管单元21。本实施例采用上述VCO偏置电路，通过两个电路模块分别产生提供给VCO环路中负载电阻的第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有抗单粒子效应功能的VCO偏置电路，其特征在于包括负载电阻偏置模块（1）以及尾电流电路偏置模块（2），所述负载电阻偏置模块（1）通过第一开关管单元（11）产生第一偏置电压输出给VCO环路中负载电阻，所述尾电流电路偏置模块（2）通过第二开关管单元（21）产生第二偏置电压，输出给VCO环路中尾电流电路、以及分别反馈给所述第一开关管单元（11）、第二开关管单元（21）。

【技术特征摘要】
1.一种具有抗单粒子效应功能的VCO偏置电路，其特征在于包括负载电阻偏置模块（1）以及尾电流电路偏置模块（2），所述负载电阻偏置模块（1）通过第一开关管单元（11）产生第一偏置电压输出给VCO环路中负载电阻，所述尾电流电路偏置模块（2）通过第二开关管单元（21）产生第二偏置电压，输出给VCO环路中尾电流电路、以及分别反馈给所述第一开关管单元（11）、第二开关管单元（21）。2.根据权利要求1所述的具有抗单粒子效应功能的VCO偏置电路，其特征在于：所述第一开关管单元（11）包括第一开关管M4以及第二开关管M5，所述第一开关管M4与所述第二开关管M5相连以产生所述第一偏置电压，所述第一开关管M4连接控制电源端，所述第二开关管M5接入所述尾电流电路偏置模块（2）反馈的所述第二偏置电压。3.根据权利要求2所述的具有抗单粒子效应功能的VCO偏置电路，其特征在于：所述第二开关管单元（21）包括第三开关管M6、第四开关管M7，所述第三开关管M6与所述第四开关管M7相连以产生第三偏置电压，所述第三开关管M6连接控制电源端，所述第四开关管M7接入所述尾电流电路偏置模块（2）反馈的所述第二偏置电压。4.根据权利要求3所述的具有抗单粒子效应功能的VCO偏置电路，其特征在于：所述负载电阻偏置模块（1）通过所述第二开关管M5的栅极与所述尾电流电路偏置模块（2）中第四开关管M7的栅极连接以接入所述尾电流电路偏置模块（2）反馈的所述第二偏置电压。5.根据权利要求1所述的具有抗单粒子效应功能的VCO偏置电路，其特征在于：所述第一开关管单元（11）包...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭阳，郭前程，梁斌，胡春媚，陈建军，陈希，袁珩洲，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43