[发明专利]一种低开销的跨层次双模冗余灵敏放大器型触发器

说明书

本发明涉及一种低开销的跨层次双模冗余灵敏放大器型触发器，包括第一主锁存器、第二主锁存器以及从锁存器；第一主锁存器和第二主锁存器的结构完全相同，二者均由四个PMOS管和六个NMOS管组成，构成单元级的双模冗余容错机制；从锁存器由六个PMOS管和六个NMOS管组成，采用晶体管级的双模冗余堆叠技术来容忍单粒子翻转。本发明容错原理简单有效，容忍单粒子翻转的能力强，而且本发明使用的晶体管数目较少，有效地降低了功耗开销和面积开销，是一种低开销的跨层次双模冗余灵敏放大器型触发器设计。

技术领域

本发明涉及集成电路设计技术领域，尤其是一种低开销的跨层次双模冗余灵敏放大器型触发器。

背景技术

随着人类航天航空事业和空间技术的高速发展，集成电路越来越广泛地应用于诸多航天零部件和材料中。然而，空间辐射环境中存在着大量的中子、α粒子等高能粒子。在这些空间高能辐射粒子的影响下，处于其中的集成电路极易受到粒子的轰击而发生单粒子翻转，导致芯片发生错误、故障或烧毁，从而带来严重的后果。

触发器是常用的时序逻辑器件，其作为数字系统的关键元件，对系统功能的执行有着不可替代的作用,单粒子翻转将影响触发器的状态并导致错误，带来越发严重的可靠性问题。因此抗辐射加固设计中一个重要方式是对触发器进行加固设计。其中，最经典的是双模冗余加固技术，但是传统双模冗余的灵敏放大器型触发器存在功耗、面积开销较大，制作成本较高等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种容忍单粒子翻转能力强、能有效降低功耗开销和面积开销的低开销的跨层次双模冗余灵敏放大器型触发器。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种低开销的跨层次双模冗余灵敏放大器型触发器，包括第一主锁存器、第二主锁存器以及从锁存器；第一主锁存器和第二主锁存器的结构完全相同，二者均由四个PMOS管和六个NMOS管组成，构成单元级的双模冗余容错机制；从锁存器由六个PMOS管和六个NMOS管组成，采用晶体管级的双模冗余堆叠技术来容忍单粒子翻转；

输入信号D和输入信号DB同时传播至第一主锁存器和第二主锁存器，第一主锁存器的输出信号和第二主锁存器的输出信号均传播至从锁存器的输入端，从锁存器的输出信号Q和QB即为该跨层次双模冗余灵敏放大器型触发器的输出信号。

所述的第一主锁存器包括第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管和第六NMOS管共十个晶体管；

第一主锁存器的输出端为节点SB1和RB1，第三NMOS管和第四NMOS管的栅极作为第一主锁存器的信号输入端分别接收外部输入信号D和DB且D与DB互为反相信号；第一PMOS管的漏极与节点SB1相连接，第一PMOS管的栅极连接时钟信号CLK，第一PMOS管的源极与电源电压VDD相连接；第二PMOS管的漏极与节点SB1相连接，第二PMOS管的栅极与节点RB1相连接，第二PMOS管的源极与电源电压VDD相连接；第三PMOS管的漏极与节点RB1相连接，第三PMOS管的栅极与节点SB1相连接，第三PMOS管的源极与电源电压VDD相连接；第四PMOS管的漏极与节点RB1相连接，第四PMOS管的栅极连接时钟信号CLK，第四PMOS管的源极与电源电压VDD相连接；第一NMOS管的漏极与节点SB1相连接，第一NMOS管的栅极与节点RB1相连接，第一NMOS管的源极与节点A1相连接；第二NMOS管的漏极与节点RB1相连接，第二NMOS管的栅极与节点SB1相连接，第二NMOS管的源极与节点B1相连接；第三NMOS管的漏极与节点A1相连接，第三NMOS管的栅极连接输入信号D，第三NMOS管的源极与节点C1相连接；第四NMOS管的漏极与节点B1相连接，第四NMOS管的栅极连接输入信号DB，第四NMOS管的源极与节点C1相连接；第五NMOS管的漏极与节点C1相连接，第五NMOS管的栅极连接时钟信号CLK，第五NMOS管的源极与地GND相连接；第六NMOS管的漏极与节点A1相连接，第六NMOS管的栅极与电源电压VDD相连接，第六NMOS管的源极与节点B1相连接。