[发明专利]一种锁相环芯片

说明书

技术领域

本发明属于基本电子电路领域，尤其涉及一种抗辐照的锁相环芯片。

背景技术

在战略武器环境、空间辐照环境、加速器辐照环境、核反应堆辐射环境、实验室辐照环境中存在大量重粒子辐射，该辐照会对所应用的电子系统产生损伤，使得电子系统出现误差或错误，重者会使电子系统无法工作。所以研究抗辐照的电子系统具有非常重要的意义。电子元器件作为电子系统的基本元素，其抗辐照性能具有举足轻重的地位。

锁相环(Phase-Locked Loop，PLL)芯片是一种最常见的基本电子元器件，研究一种抗辐照的PLL元器件有很重要的意义。目前，绝大多数锁相环芯片产品都是民用、商用的，应用环境温和，并不考虑抗辐照性能。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种锁相环芯片，旨在解决目前的锁相环芯片无法抗辐照的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种锁相环芯片，在所述锁相环芯片的衬底上附着有一绝缘层，所述绝缘层上布设有锁相环图案层；所述锁相环图案层上包括依次连接的鉴频鉴相器、电荷泵、低通滤波器、压控振荡器，所述电荷泵为电压控制型电荷泵。

本发明实施例在锁相环与衬底上形成一绝缘层以提高锁相环产品的抗辐照总剂量性能，该绝缘层还可在一定程度上抵消衬底耦合的噪声。同时锁相环中的电荷泵采用电压控制型电荷泵结构，从失锁到恢复锁定的时间短，利于从辐照引起的单粒子效应失锁中恢复。

附图说明

图1是本发明实施例提供的PLL的设计架构原理图；

图2是以电荷泵型PPL为例示出的图1中的PLL图案层的结构原理图；

图3是本发明实施例提供的电流控制型电荷泵的输出级与LPF的连接示意图；

图4是本发明实施例提供的电压控制型电荷泵的输出级与LPF的连接示意图；

图5A、图5B分别是本发明实施例分别对采用电流控制型电荷泵的PLL和采用电压控制型电荷泵的PLL的锁定响应时间的仿真曲线示意图；

图6A、图6B分别是对采用电流控制型电荷泵的PLL和采用电压控制型电荷泵的PLL进行单粒子效应模拟仿真的效果图；

图7是本发明实施例提供的采用电流控制型电荷泵的PLL和采用电压控制型电荷泵的PLL的失锁脉冲数仿真结果的对比示意图；

图8是本发明实施例提供的TPA测试的辐照靶点位置示意图；

图9是本发明实施例提供的采用电流控制型电荷泵的PLL和采用电压控制型电荷泵的PLL的抗单粒子性能测量对比示意图；

图10A、B是本发明实施例提供的全差分结构的VCO的原理图；

图11是本发明实施例提供的锁相环芯片中模拟电源部分和数字电源部分的布局示意图；

图12是本发明实施例提供的大面积片上电源滤波MOS电容的布局示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例中，采用辐照加固的小线宽SOI(Silicon On Insulator)工艺设计制造PLL产品，在PLL与衬底上形成一绝缘层以提高PLL产品的抗辐照总剂量效应。同时PLL中的电荷泵采用电压控制型电荷泵结构，从失锁到恢复锁定的时间短，利于从辐照引起的单粒子效应失锁中恢复。

图1示出了本发明实施例提供的PLL的设计架构原理，为了便于描述，仅示出了与本实施例相关的部分。

参照图1，在衬底1上附着有一绝缘层2，PLL图案层3布设于绝缘层2之上，PLL图案层3与衬底1被绝缘层2隔开，相对于传统的直接在衬底1上布设PLL图案层3的设计方式，本实施例中绝缘层2的采用可以大大提高PLL产品的抗辐照总剂量性能。