高效率射频电源的相位同步电路制造技术

本发明专利技术提供一种高效率射频电源的相位同步电路，其包括外部时钟整形电路、锁相环反馈电路、相位调节电路、门限比较电路、时钟选择电路、第二分频电路及内部时钟产生电路；所述外部时钟整形电路和所述相位调节电路分别与所述锁相环反馈电路连接；所述锁相环反馈电路分别与所述门限比较电路、时钟选择电路连接，所述门限比较电路与所述时钟选择电路连接，所述内部时钟产生电路的输出端通过第二分频电路与所述时钟选择电路的输入端连接。本发明专利技术提供的高效率射频电源的相位同步电路，能够精确判断外部时钟是否符合工作频率，并能够方便的对外部时钟的相位进行调整。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及射频电源
，特别涉及一种高效率射频电源的相位同步电路。技术背景等离子体技术是半导体制造领域必不可少的工艺手段，它渗透了半导体工艺的各 个环节，包括沉积、刻蚀和清洗等等。业界最常用的等离子体产生方法是射频放电法，即由 射频电源产生一定功率的射频能量，通过阻抗匹配器传送给等离子体产生装置产生等离子 体。射频电源将供电电能转换为射频电能，存在有限的转换效率。在实际的射频电源 中，一部分供电电能被有效的转换为射频电能，而另一部分通过发热的方式耗散掉。如果效 率较低，发热就会严重，会导致以下后果影响射频电源和微电子工艺设备中其它部件工作 性能的稳定，降低微电子产品质量和成品率；在散热能力有限的情况下，射频电源的输出功 率难以做高；浪费电能资源。使用E类功率放大电路和F类功率放大电路是提高射频电源效率的有效方案。这 几类放大电路通过谐振的方法错开功率器件上电压和电流出现的时间，降低功率器件的能 量耗散，从而将更多的供电电能转换为射频电能，提高效率。E类和F类放大电路具有高效 率优点的同时，也具有工作频率范围窄的特点。如果工作频率发生变化，它们会偏离谐振 点，导致射频输出的特性发生变化，同时效率迅速降低，严重影响微电子工艺的质量。射频电源所产生的射频频率可由其内部的石英晶体振荡器(晶振)产生；而如果 工艺中需要多个射频电源协同工作，或需要对多个射频电源的输出功率进行合成，射频电 源需要使用外部输入的时钟源，保证几个射频电源之间的相位同步。因此，在射频电源中应 有一个相位同步电路。几个射频电源的相位可能要求有一定的相位差，所以需要对同步信 号进行相位调整。如图1，传统的相位同步电路通过带通滤波处理整形后的外部时钟信号，然后进行 检波，用门限比较的方法检测检波后的信号是否达到一定电平，从而判断出外部是否输入 了符合频率条件的时钟信号；如果检测到外部输入了时钟信号，则选择外部时钟作为时钟 源，否则选择内部时钟作为时钟源。这种方法存在两个问题1.带通滤波和检波器的检测 方法捕捉的频率范围较宽，也就是说，它认为符合条件的频率可能已经一定程度的偏离射 频电源标称工作频率。如果使用E类或F类射频功率放大电路，在频率偏离的情况下性能 就会大幅度下降，甚至容易烧毁功率器件。2.随着温度变化和长期使用，带通滤波电路的 通带频率等参数会发生变化，导致频率判断失误，即使外部输入了符合条件的频率也不能 有效的切换至外部时钟。传统的调整同步信号相位方法是在同步信号源和射频电源之间加一定长度的射 频同轴电缆，通过延迟的方法调节同步信号的相位。这种做法的问题是，如果相位需要调 节，需要截短或加长射频电缆，其操作复杂，浪费电缆材料，并且不能在设备工作中实现调 节。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能够精确判断外部时钟是否符合工作频 率，并能够方便的对外部时钟的相位进行调整的高效率射频电源的相位同步电路。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种高效率射频电源的相位同步电路包括外 部时钟整形电路、锁相环反馈电路、相位调节电路、门限比较电路、时钟选择电路、第二分频 电路及内部时钟产生电路；所述外部时钟整形电路和所述相位调节电路分别与所述锁相环反馈电路连接；所述锁 相环反馈电路分别与所述门限比较电路、时钟选择电路连接，所述门限比较电路与所述时 钟选择电路连接，所述内部时钟产生电路的输出端通过第二分频电路与所述时钟选择电路 的输入端连接。进一步地，所述锁相环反馈电路包括鉴相电路、低通滤波电路、加法电路、压控晶 振电路及第一分频电路；所述鉴相电路依次通过低通滤波电路、加法电路、压控晶振电路与 所述第一分频电路的输入端连接，所述第一分频电路的输出端分别与所述鉴相电路、所述 时钟选择电路的输入端连接；所述鉴相电路的出入端与所述外部时钟整形电路的输出端连 接；所述相位调节电路的输出端与所述加法电路的输入端连接，所述加法电路的输出端还 通过所述门限比较电路与所述时钟选择电路的输入端连接。 进一步地，所述外部时钟整形电路采用施密特触发器。进一步地，所述压控晶振电路采用2倍工作频率的压控石英晶体振荡器。进一步地，所述第一分频电路和第一分频电路采用+2分频电路。进一步地，所述低通滤波电路包括电阻Rl和电容Cl ;所述电阻Rl和电容Cl并联， 所述电容Cl接地；所述电阻Rl与所述鉴相器连接。进一步地，所述加法电路包括运算放大器U3、电阻R2及电阻R3;所述运算放大器 U3与所述电阻R1、Cl并联；所述电阻R3通过电阻R2与所述运算放大器U3连接。进一步地，所述时钟选择电路采用模拟开关U6实现。进一步地,所述的高效率射频电源的相位同步电路还包括指示灯,所述指示灯与 所述时钟选择电路连接。进一步地，所述指示灯是发光二极管。本专利技术提供的高效率射频电源的相位同步电路，能够精确判断外部时钟是否符合 工作频率，并能够方便的对外部时钟的相位进行调整。附图说明图1为现有相位同步电路的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的高效率射频电源的相位同步电路的结构示意图。图3为本专利技术实施例提供的高效率射频电源的相位同步电路的一具体实施例。具体实施方式参见图2，本专利技术实施例提供的一种高效率射频电源的相位同步电路包括外部时 钟整形电路1、鉴相电路2、低通滤波电路3、加法电路4、相位调节电路5、压控晶振电路6、第一分频电路7、门限比较电路8、时钟选择电路9、内部时钟产生电路10及第二分频电路 11。其中，鉴相电路2、低通滤波电路3、加法电路4、相位调节电路5、压控晶振电路6和第 一分频电路7构成锁相环反馈电路。外部时钟整形电路I的输出端依次通过鉴相电路2、低 通滤波电路3、加法电路4、压控晶振电路6与第一分频电路7的输入端连接，第一分频电路 7的输出端分别与鉴相电路2、时钟选择电路9的输入端连接。相位调节电路5的输出端与 加法电路4的输入端连接，加法电路4的输出端还通过门限比较电路8与时钟选择电路9的 输入端连接。内部时钟产生电路10的输出端通过第二分频电路11与时钟选择电路9的输 入端连接。其中，外部时钟整形电路I对外部时钟信号进行整形。外部时钟整形电路I采 用施密特触发器。压控晶振电路6采用2倍工作频率的压控石英晶体振荡器。第一分频电 路7和第二分频电路11采用+2分频电路。第一分频电路7将压控晶振电路6输出的频 率进行分频，从而变为工作频率。内部时钟发生电路也采用2倍的工作频率，再通过第二分 频电路11对其输出的频率进行分频。这样做的目的在于a.压控晶振电路6的频率范围 较窄，决定了该电路可以准确的检测外部时钟是否符合工作频率；b.压控晶振电路6采用2 倍工作频率再分频，可确保得到的占空比为50%。从压控晶振电路6的电压控制端取得电压信号通过门限比较电路8进行门限比 较，如果该电压所对应的输出频率在允许的频率范围内，则判定外部时钟有效，选择外部时 钟，否则选择内部时钟。在低通滤波电路3与压控晶振电路6之间设置一个加法电路4，将 鉴相电路2经过低通滤波电路3低通滤波后的电压与相位调节电路5提供的相位信号调节 电压相加。锁相反馈环路稳定的结果是使压控晶振电路6的输入电压恒定(只与工作频率 有关)，即鉴相电路2输出的经低通滤波电路3低通滤波后的电压与相位电路5调节信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效率射频电源的相位同步电路，其特征在于，包括：外部时钟整形电路、锁相环反馈电路、相位调节电路、门限比较电路、时钟选择电路、第二分频电路及内部时钟产生电路；所述外部时钟整形电路和所述相位调节电路分别与所述锁相环反馈电路连接；所述锁相环反馈电路分别与所述门限比较电路、时钟选择电路连接，所述门限比较电路与所述时钟选择电路连接，所述内部时钟产生电路的输出端通过第二分频电路与所述时钟选择电路的输入端连接。

【技术特征摘要】
1.一种高效率射频电源的相位同步电路，其特征在于，包括外部时钟整形电路、锁相环反馈电路、相位调节电路、门限比较电路、时钟选择电路、第二分频电路及内部时钟产生电路；所述外部时钟整形电路和所述相位调节电路分别与所述锁相环反馈电路连接；所述锁相环反馈电路分别与所述门限比较电路、时钟选择电路连接，所述门限比较电路与所述时钟选择电路连接，所述内部时钟产生电路的输出端通过第二分频电路与所述时钟选择电路的输入端连接。2.根据权利要求1所述的高效率射频电源的相位同步电路，其特征在于，所述锁相环反馈电路包括鉴相电路、低通滤波电路、加法电路、压控晶振电路及第一分频电路；所述鉴相电路依次通过低通滤波电路、加法电路、压控晶振电路与所述第一分频电路的输入端连接，所述第一分频电路的输出端分别与所述鉴相电路、所述时钟选择电路的输入端连接；所述鉴相电路的出入端与所述外部时钟整形电路的输出端连接；所述相位调节电路的输出端与所述加法电路的输入端连接，所述加法电路的输出端还通过所述门限比较电路与所述时钟选择电路的输入端连接。3.根据权利要求1所述的高效率射频电源的相位同步电路，其特征在于所述外...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵章琰，李勇滔，秦威，李英杰，夏洋，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：