[发明专利]一种锁相环电路单粒子敏感性的量化评估方法

说明书

本发明涉及一种锁相环电路单粒子敏感性的量化评估方法，其包括：步骤S1，通过电路仿真或示波器测试，获得锁相环在被辐照前的输出波形；步骤S2，对所述锁相环进行单粒子效应仿真或实验，捕获所述锁相环在被辐照后的输出波形；步骤S3，计算获得所述锁相环在被辐照前的相位偏移和所述锁相环在被辐照后的相位偏移；步骤S4，累加获得所述锁相环在被辐照前的累积相位偏移和所述锁相环在被辐照后的累积相位偏移；步骤S5，计算获得累积相位抖动；步骤S6，将所述累积相位抖动等效为一个阶跃响应，利用所述阶跃响应的稳定值量化评估锁相环电路的单粒子敏感性。本发明通过提出累计相位抖动的指标，实现了锁相环电路单粒子敏感性的全面量化评估。

技术领域

本发明涉及一种高可靠集成电路领域，尤其涉及一种锁相环(Phase-LockedLoop，PLL)电路单粒子敏感性的量化评估方法。

背景技术

在恶劣的空间环境中，航天器受到各种辐射效应的影响，面临着失效的威胁。而锁相环电路作为电子系统的关键模块，主要受到单粒子效应的影响，使锁相环的时钟抖动增加，严重时会产生失锁，甚至导致系统功能中断或功能失效。因此，如何在电路设计阶段或在芯片的地面模拟实验阶段有效预估PLL的单粒子敏感性，以及如何量化评估PLL内各个电路模块的单粒子响应，是时钟类航天电子器件的抗辐照加固设计的关键，也对高可靠集成电路领域提出了新的挑战。

众所周知，PLL通常由鉴频鉴相器、电荷泵、低通滤波器、压控振荡器(Voltage-Controlled Oscillator，VCO)和反馈分频器等模块构成。当PLL正常工作时，VCO的输出信号经过反馈分频器分频后得到反馈输出信号，它与输入参考信号进行比较，当两者的相位差小于某个阈值时，环路处于锁定状态，锁定信号输出为高电平。

传统描述锁相环单粒子敏感性的指标有：PLL的失锁次数、PLL输出信号的最大相位偏移、VCO控制电压的波动峰值和PLL的恢复时间。具体来说，在单粒子效应的影响下，当参考信号和反馈信号的相位差超过某个阈值，则认为PLL环路失锁；在一定的辐照时间内，PLL发生失锁事件的次数为失锁次数。当单粒子轰击到PLL的关键节点时，会使输出信号发生相位或频率扰动，导致PLL产生相位偏移，相位偏移的最大值即为最大相位偏移。此外，单粒子轰击到PLL后，会通过直接或间接方式使VCO的控制电压产生波动，变化的最大值即为VCO控制电压的波动峰值。由于PLL是一个闭环负反馈系统，当它受到单粒子干扰时，会通过环路的响应特性，逐渐恢复到正常的锁定状态，可定义PLL恢复所需要的时间为恢复时间。

然而，PLL输出信号的最大相位偏移和VCO控制电压的波动峰值都只能表征单粒子对PLL的最恶劣影响，PLL的恢复时间则主要反映系统的响应速度，而PLL的失锁次数的统计则依赖于相位阈值的设定。由此可见，这些指标都无法全面的描述单粒子效应对PLL的综合影响，因此无法对PLL的抗辐射性能进行全面的评估。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种锁相环电路单粒子敏感性的量化评估方法，以提出累计相位抖动的指标，从而实现PLL电路单粒子敏感性的全面量化评估。

本发明所述的一种锁相环电路单粒子敏感性的量化评估方法，其包括以下步骤：

步骤S1，通过电路仿真或示波器测试，获得锁相环在被辐照前的输出波形；

步骤S2，对所述锁相环进行单粒子效应仿真或实验，捕获所述锁相环在被辐照后其锁定检测信号跳变前后时间段[t_l-t_d，t_l+t_d]内的输出波形，其中，t_l表示锁定检测信号发生跳变的时刻，t_d表示延迟时间；

步骤S3，根据所述步骤S1中获得的输出波形，计算获得所述锁相环在被辐照前的相位偏移根据所述步骤S2中获得的输出波形，计算获得所述锁相环在被辐照后的相位偏移