一种抗单粒子辐射的电荷泵锁相环加固结构制造技术

本发明专利技术公开了一种抗单粒子辐射的电荷泵锁相环加固结构，其特征在于，所述电荷泵锁相环加固结构包括：鉴频鉴相器、电荷泵、滤波器、压控振荡器和分频器；在电荷泵与滤波器之间设有单粒子瞬态效应抑制电路；所述单粒子瞬态效应抑制电路中包括衰减电路、补偿电路、控制电路和选择电路。本发明专利技术能够减小甚至抑制单粒子轰击对滤波器输出电压的影响。轰击对滤波器输出电压的影响。轰击对滤波器输出电压的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种抗单粒子辐射的电荷泵锁相环加固结构


[0001]本专利技术属于集成电路
，具体涉及一种抗单粒子辐射的电荷泵锁相环加固结构。

技术介绍

[0002]辐射会影响航天设备的工作状态，甚至导致航天设备失效。如在恶劣的空间辐射环境中运行的航天器，根据可调查的航天故障次数统计显示，辐射是造成的航天器失效的最主要原因，空间辐射环境中的辐射粒子会对航天器中的集成电路甚至航天电子设备产生严重影响。
[0003]锁相环(Phase Locked Loop，PLL)电路作为航天电子系统的重要组成部分，可以产生低抖动时钟，含PLL的集成电路芯片被广泛应用到卫星探测、雷达、导航、航空航天等具有辐射条件的环境中。然而，辐射会使PLL产生单粒子效应(Single
‑
Event Effect，SEE)和总电离剂量效应(Total Ionization Dose，TID)，从而导致PLL瞬时或永久性损坏，进一步导致电子设备的性能下降甚至功能故障。随着工艺的不断缩小，总剂量效应的影响逐渐减小，单粒子效应对航天设备中电子器件的影响却日益加剧，尤其是SEE中的单粒子瞬变(Single
‑
Event Transient，SET)效应已经成为影响锁相环中最重要的辐射效应。
[0004]进一步地，电荷泵(Charge Pump，CP)是锁相环中的核心电路模块，是最容易受到SET效应影响的子模块。在SET效应影响下，电荷泵会产生大量电荷对电容进行充放电，导致压控振荡器的控制电压严重偏离锁定值，超出最大或最小控制电压，从而导致锁相环的输出时钟长时间处于混乱状态，严重影响电子系统的正常工作。现有技术中还未涉及对电荷泵进行有效的抗辐照加固，以克服辐射影响的技术方案。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种抗单粒子辐射的电荷泵锁相环加固结构。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0006]一种抗单粒子辐射的电荷泵锁相环加固结构，所述电荷泵锁相环加固结构包括：鉴频鉴相器、电荷泵、滤波器、压控振荡器和分频器；在电荷泵与滤波器之间设有单粒子瞬态效应抑制电路；所述单粒子瞬态效应抑制电路中包括衰减电路、补偿电路、控制电路和选择电路；其中，鉴频鉴相器包括参考信号频率接收端、输出信号频率接收端，充电信号输出端和放电信号输出端；电荷泵的第一输入端连接鉴频鉴相器的充电信号输出端，第二输入端连接鉴频鉴相器的放电信号输出端；衰减电路的输入端连接电荷泵的输出端，输出端连接补偿电路的输入端，所述衰减电路用于对单粒子轰击后产生的充电电流和放电电流进行衰减，以使滤波器的输出电压保持恒定；所述补偿电路用于对单粒子轰击后产生的电流进行补偿，以使滤波器的输出电压保持恒定；选择电路的第一输入端连接补偿电路的输出端，第二输入端连接控制电路的输出端，输出端连接滤波器的输入端，所述选择电路用于对电荷泵输出的充电电流和放电电流进行控制；控制电路的输入端连接鉴频鉴相器的充电信号
输出端和放电信号输出端，所述控制电路用于判断锁相环的工作状态；所述工作状态包括锁定状态和非锁定状态；滤波器的输出端连接压控振荡器的输入端；压控振荡器的输出端连接分频器的输入端；分频器的输出端连接鉴频鉴相器的输出信号频率接收端。
[0007]在本专利技术的一个实施例中，所述电荷泵包括：PMOS管M1、电流源I1、NMOS管M2和电流源I2；其中，PMOS管M1的源极连接电流源I1，栅极连接鉴频鉴相器的充电信号输出端，漏极连接衰减电路，NMOS管M2的源极连接电流源I2，栅极连接鉴频鉴相器的放电信号输出端，漏极连接衰减电路。
[0008]在本专利技术的一个实施例中，所述衰减电路包括：PMOS管M3、NMOS管M4、电阻R1和电阻R2；其中，PMOS管M3的源极接地，栅极接电源电压，漏极连接电阻R1，NMOS管M4的源极连接电阻R2，栅极接地，漏极接电源电压，电阻R1的a端口与电荷泵中PMOS管M1的漏端和PMOS管M3的漏端连接，电阻R2的c端口与电荷泵中NMOS管M2的漏端和NMOS管M4的源端连接，电阻R1和电阻R2的另一端与衰减电路的输出端b连接。
[0009]本专利技术的有益效果：
[0010]1、本专利技术通过截止状态的晶体管与电阻相结合的电路来吸附单粒子轰击开关管漏极所产生的电荷，并对电荷泵开关管的漏极引入了保护电路，能够提高电荷泵的抗单粒子效应能力。
[0011]2、本专利技术提出的补偿电路和控制电路结构简单，仅利用两个MOS管对电流进行补偿与释放，以及仅利用两个门极电路控制通路与断路，不会额外占用过多的芯片面积，更便于集成。
[0012]以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0013]图1是本专利技术实施例提供的一种抗单粒子辐射的电荷泵锁相环加固结构示意图；
[0014]图2是一种传统电荷泵和滤波器的电路示意图；
[0015]图3是本专利技术实施例所提出的一种抗单粒子辐射的电荷泵锁相环加固结构中的电荷泵、单粒子瞬态效应抑制电路和滤波器的电路示意图。
具体实施方式
[0016]下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0017]实施例
[0018]请参见图1，图1是本专利技术实施例提供的一种抗单粒子辐射的电荷泵锁相环加固结构示意图，所述电荷泵锁相环加固结构包括：鉴频鉴相器、电荷泵、滤波器、压控振荡器和分频器。
[0019]其中，在电荷泵与滤波器之间设有单粒子瞬态效应抑制电路。
[0020]需要说明的是，本专利技术通过单粒子瞬态效应抑制电路能够降低在电荷泵受单粒子轰击时电荷泵与滤波器相互传输异常的电流变化。
[0021]所述单粒子瞬态效应抑制电路中包括衰减电路、补偿电路、控制电路和选择电路。
[0022]鉴频鉴相器包括参考信号频率接收端、输出信号频率接收端，充电信号输出端和
放电信号输出端。
[0023]电荷泵的第一输入端连接鉴频鉴相器的充电信号输出端(UP)，第二输入端连接鉴频鉴相器的放电信号输出端(DN)。
[0024]衰减电路的输入端连接电荷泵的输出端，输出端连接补偿电路的输入端，所述衰减电路用于对单粒子轰击后产生的充电电流和放电电流进行衰减，以使滤波器的输出电压保持恒定；所述补偿电路用于对单粒子轰击后产生的电流进行补偿，以使滤波器的输出电压保持恒定。
[0025]选择电路的第一输入端连接补偿电路的输出端，第二输入端连接控制电路的输出端，输出端连接滤波器的输入端，所述选择电路用于对电荷泵输出的充电电流和放电电流进行控制。
[0026]选择电路对电荷泵输出的充电电流和放电电流进行控制，具体的，选择电荷泵是否输出充放电电流，即选择是否对滤波器进行充放电。
[0027]控制电路的输入端连接鉴频鉴相器的充电信号输出端(UP)和放电信号输出端(DN)，所述控制电路用于判断锁相环的工作状态；所述工作状态包括锁定状态和非锁定状态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗单粒子辐射的电荷泵锁相环加固结构，其特征在于，所述电荷泵锁相环加固结构包括：鉴频鉴相器、电荷泵、滤波器、压控振荡器和分频器；在电荷泵与滤波器之间设有单粒子瞬态效应抑制电路；所述单粒子瞬态效应抑制电路中包括衰减电路、补偿电路、控制电路和选择电路；其中，鉴频鉴相器包括参考信号频率接收端、输出信号频率接收端，充电信号输出端和放电信号输出端；电荷泵的第一输入端连接鉴频鉴相器的充电信号输出端，第二输入端连接鉴频鉴相器的放电信号输出端；衰减电路的输入端连接电荷泵的输出端，输出端连接补偿电路的输入端，所述衰减电路用于对单粒子轰击后产生的充电电流和放电电流进行衰减，以使滤波器的输出电压保持恒定；所述补偿电路用于对单粒子轰击后产生的电流进行补偿，以使滤波器的输出电压保持恒定；选择电路的第一输入端连接补偿电路的输出端，第二输入端连接控制电路的输出端，输出端连接滤波器的输入端，所述选择电路用于对电荷泵输出的充电电流和放电电流进行控制；控制电路的输入端连接鉴频鉴相器的充电信号输出端和放电信号输出端，所述控制电路用于判断锁相环的工作状态；所述工作状态包括锁定状态和非锁定状态；滤波器的输出端连接压控振荡器的输入端；压控振荡器的输出端连接分频器的输入端；分频器的输出端连接鉴频鉴相器的输出信号频率接收端。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电荷泵包括：PMOS管M1、电流源I1、NMOS管M2和电流源I2；其中，PMOS管M1的源极连接电流源I1，栅极连接鉴频鉴相器的充电信号输出端，漏极连接衰减电路，NMOS管M2的源极连接电流源I2，栅极连接鉴频鉴相器的放电信号输出端，漏极连接衰减电路。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述衰减电路包括：PMOS管M3、NMOS管M4、电阻R1和电阻R2；其中，PMOS管M3的源极接地，栅极接电源电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘红侠，向琦，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：