[发明专利]一种具有抗单粒子效应功能的VCO偏置电路有效

专利信息
申请号: 201710368033.5 申请日: 2017-05-23
公开(公告)号: CN107241090B 公开(公告)日: 2020-12-22
发明(设计)人: 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
主分类号: H03K19/003 分类号: H03K19/003
代理公司: 湖南兆弘专利事务所(普通合伙) 43008 代理人: 周长清;胡君
地址: 410073 *** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 一种 具有 粒子 效应 功能 vco 偏置 电路
【说明书】:

本发明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。

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域,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。

背景技术

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(Single Event Transient,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。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于:针对现有技术存在的技术问题,本发明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,本发明提出的技术方案为:

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。

作为本发明的进一步改进: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。

作为本发明的进一步改进: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。

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