[发明专利]单芯片抗辐照全差分结构的轴角转换电路与方法

说明书

本发明是一种单芯片抗辐照全差分结构的轴角转换电路，属于轴角信号转换集成电路方法领域。该电路包括全差分结构的全差分固态控制变压器，全差分固态控制变压器依次与差分电路结构的R_2R DAC、差分误差放大器电路、差分相敏解调电路、差分积分器电路连接，再通过差分转单端结构与抗抖动电路、压控振荡电路和可逆计数器电路连接；可逆计数器电路则分别与全差分控制变压器、R_2R DAC、数据输出锁存器连接；抗抖动电路通过将压控振荡电路的输出电压信号按比例反馈到积分器电路。本发明还提供了一种转换方法。本发明转换电路采用了抗1LSB抖动电路结构，抗干扰能力强。通过将压控振荡电路的输出电压信号按比例反馈到积分器电路，实现1个LSB的迟滞，提高电路的稳定性。

技术领域

本发明属于轴角信号转换集成电路方法领域，特别是一种单芯片抗辐照全差分结构的轴角转换电路与方法。涉及到全差分结构的轴角-数字转换电路架构及其抗辐照加固方法。

背景技术

单芯片轴角-数字转换集成电路是一种将模拟角度信号转换为数字信号的转换器，广泛地应用于火炮、船舶、航空航天等位置角度测量领域。

传统的单芯片轴角-数字转换集成电路内部采用单端结构，抗干扰能力差。同时传统的轴角-数字转换器电路采用体硅CMOS工艺，电路中的MOS管采用常规结构，其抗辐射能力差，无法满足宇航级领域的应用需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的问题，提出一种单芯片抗辐照全差分结构的轴角转换电路，提高了电路的抗干扰能力。

本发明所要解决的另一个技术问题是提出一种采用单芯片抗辐照全差分结构的轴角转换电路的转换方法。

本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现。本发明是一种单芯片抗辐照全差分结构的轴角转换电路，其特点是，该电路包括全差分结构的全差分固态控制变压器，全差分固态控制变压器依次与差分电路结构的R_2RDAC、差分误差放大器电路、差分相敏解调电路、差分积分器电路连接，再通过差分转单端结构与抗抖动电路、压控振荡电路和可逆计数器电路连接；可逆计数器电路则分别与全差分控制变压器、R_2R DAC、数据输出锁存器连接；

抗抖动电路通过将压控振荡电路的输出电压信号按比例反馈到积分器电路。

本发明所述的单芯片抗辐照全差分结构的轴角转换电路，其进一步优选的技术方案是：所述的可逆计数器电路具有预置数据功能，通过置入BIT1～BIT16的16位数据，输入的角度θ信号与可逆计数器中的数字角度进行比较，如果两个角度之间存在任何差异，则通过差分误差放大器输出模拟电压，实现机电控制变压器的功能，实现模拟电机输出功能及数字角度到模拟角度的转换。

本发明所述的单芯片抗辐照全差分结构的轴角转换电路，其进一步优选的技术方案是：该轴角转换电路采用SOI工艺，电路中的NMOS器件全部为抗辐照结构的矩形栅NMOS管，抗总剂量辐射达到100krad(Si)以上；电路中的运算放大器、比较器电路中的比例电路采用相同尺寸的矩形栅NMOS管，通过个数比实现NMOS管的宽长比；R_2R DAC电路开关采用PMOS器件。

本发明所述的单芯片抗辐照全差分结构的轴角转换电路，其进一步优选的技术方案是：在版图设计中采用隔离槽将PMOS管与NMOS管进行物理隔断；对不同衬底的NMOS管和不同阱电位的PMOS管均采用独立的隔离槽方式；对所有的NMOS管采用矩形栅设计，其内部NMOS管结构设计成矩形栅结构，NMOS管的栅极围成一个矩形环，栅极从矩形的一边引出，环的内部为漏区，环的外部为源区。

本发明所述的单芯片抗辐照全差分结构的轴角转换电路，其进一步优选的技术方案是：全差分结构由两个相同的运放大器、两个反馈电阻Rf及一个放大电阻Ra组成差分放大电路，放大关系为Au＝(1+2Rf/Ra)；