專利名稱：一種抗單粒子瞬態(tài)的鎖相環(huán)的制作方法
一種抗單粒子瞬態(tài)的鎖相環(huán)技術(shù)領(lǐng)域
本屬于半導(dǎo)體集成電路技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種抗單粒子瞬態(tài)的鎖相環(huán)。
背景技術(shù)：
隨著集成電路在空間技術(shù)中的廣泛應(yīng)用，其抗單粒子瞬態(tài)的能力越來(lái)越受到關(guān)注，而作為時(shí)鐘產(chǎn)生模塊的鎖相環(huán)，其輸出時(shí)鐘的正確與否直接決定了電子系統(tǒng)能否正常工作，因此，對(duì)于工作在輻射環(huán)境中的電子系統(tǒng)，鎖相環(huán)的抗單粒子瞬態(tài)的能力成為一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。
目前，業(yè)界對(duì)鎖相環(huán)抗單粒子瞬態(tài)特性開展了較為廣泛的研究并取得了豐碩的石開究成果° 如文章“A hardened-by-design technique for RF digitalphase-locked loops”提出一種電壓型電荷泵，該方法減小了系統(tǒng)失鎖后的恢復(fù)時(shí)間，但是，由于該結(jié)構(gòu)充放電電流隨系統(tǒng)狀態(tài)而變化，因此，系統(tǒng)穩(wěn)定性較難保證。文章“A radiation-hardened-by-design technique for improvingsingle-event transient tolerance of charge pumps in PLLs”增加了一個(gè)電流補(bǔ)償電路,該方法也是通過(guò)加快系統(tǒng)失鎖后的恢復(fù)速度以減小系統(tǒng)的失鎖狀態(tài)時(shí)間，雖然系統(tǒng)穩(wěn)定性得以保證，但是，該結(jié)構(gòu)增加的兩個(gè)運(yùn)放帶寬要求很大，較難實(shí)現(xiàn)，增加了系統(tǒng)功耗，同時(shí)增加的電路也引入了單粒子敏感結(jié)點(diǎn)。專利“Radiation Hardened Phase Locked Loop, US2007/0090880A1，，提出一個(gè)可調(diào)節(jié)帶寬的濾波器，其思想是通過(guò)一個(gè)鎖定探測(cè)電路判斷是否發(fā)生單粒子瞬態(tài)，以減小單粒子瞬態(tài)對(duì)壓控振蕩器控制電壓帶來(lái)的擾動(dòng)。該方法實(shí)現(xiàn)較為困難，因?yàn)閱瘟Ｗ铀矐B(tài)脈沖時(shí)間很短，幾十皮秒到上百皮秒，而鎖定探測(cè)電路的門延遲與單粒子脈沖時(shí)間接近，因此探測(cè)電路判斷出單粒子發(fā)生后，系統(tǒng)已經(jīng)失鎖。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問(wèn)題在于提供一種抗單粒子瞬態(tài)的鎖相環(huán)，減少或抑制單粒子轟擊所造成的影響。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)
一種抗單粒子瞬態(tài)的鎖相環(huán)，包括鑒頻鑒相器、電荷泵、濾波器，壓控振蕩器和分頻器，在電荷泵與濾波器之間設(shè)有單粒子抑制電路；
單粒子抑制電路包括電荷泄放支路、衰減電阻和電荷補(bǔ)償支路，衰減電阻一端接電荷泵的輸出端，另一端接壓控振蕩器的輸入端；
當(dāng)電荷泵的輸出端電壓降低，需要充電時(shí)，濾波器經(jīng)單粒子抑制電路對(duì)電荷泵的輸出端充電；
當(dāng)電荷泵的輸出端電壓升高，需要放電時(shí)，電荷泵的輸出端經(jīng)單粒子抑制電路對(duì)濾波器充電。
所述輸入?yún)⒖夹盘?hào)和反饋信號(hào)為鑒頻鑒相器的輸入信號(hào)，鑒頻鑒相器的第一輸出信號(hào)和第二為輸出信號(hào)，分別控制電荷泵的上拉開關(guān)和下拉開關(guān)；壓控振蕩器的輸出端接分頻器的輸入端，分頻器的輸出端產(chǎn)生反饋信號(hào)，接頻鑒相器的輸入端后與輸入?yún)⒖夹盘?hào)進(jìn)行相位比較。
所述電荷泵的上拉開關(guān)為PM0S，其漏極為電荷泵的輸出端，其柵極由鑒頻鑒相器的第一輸出信號(hào)控制，其源極接電流源的一端，電流源的另一端接電源；下拉開關(guān)為NM0S， 其漏極為電荷泵的輸出端，其柵極由鑒頻鑒相器的第二為輸出信號(hào)控制，其源極接電流沉的一端，電流沉的另一端接地；
濾波器包括電阻，第一電容和第二電容，第一電容和第二電容的上極板連接壓控振蕩器的輸入端，其下極板均接地，電阻設(shè)在第一電容的上極板與壓控振蕩器的輸入端之間；第一電容的電容值大于第二電容的電容值，第二電容的電容值遠(yuǎn)大于電荷泵輸出結(jié)端的寄生電容。
所述的單粒子抑制電路包括電荷泄放PM0S、衰減電阻和電荷補(bǔ)償NMOS ；電荷泄放 PMOS的漏極接地，柵極接壓控振蕩器的輸入端，源極接電荷泵的輸出端；電荷補(bǔ)償NMOS的漏極接電源，柵極接壓控振蕩器的輸入端，源極接電荷泵的輸出端。
流經(jīng)電流源的充電電流與衰減電阻之積小于電荷泄放PMOS的閾值電壓，流經(jīng)電流沉的放電電流與衰減電阻之積小于電荷補(bǔ)償NMOS的閾值電壓；在正常工作條件下，電荷泄放PMOS和電荷補(bǔ)償NMOS均處于截止?fàn)顟B(tài)。
壓控振蕩器輸入電壓范圍為
電流沉的過(guò)驅(qū)動(dòng)電壓+流經(jīng)電流沉的放電電流X衰減電阻<壓控振蕩器輸入電壓<電荷泵電源電壓一電流源的過(guò)驅(qū)動(dòng)電壓一流經(jīng)電流源的充電電流X衰減電阻。
當(dāng)單粒子射入下拉開關(guān)的漏端，導(dǎo)致電荷泵的輸出端電壓下降，電壓降低的幅度小于電荷補(bǔ)償NMOS的閾值電壓時(shí)，第二電容通過(guò)衰減電阻向電荷泵的輸出端充電。
當(dāng)單粒子射入下拉開關(guān)的漏端，導(dǎo)致電荷泵的輸出端電壓下降，電壓降低的幅度大于電荷補(bǔ)償NMOS的閾值電壓時(shí)，第二電容通過(guò)衰減電阻向電荷泵的輸出端充電；同時(shí)， 電荷泄放PMOS處于截止?fàn)顟B(tài)而電荷補(bǔ)償NMOS導(dǎo)通，電荷泵的輸出端所需要補(bǔ)償?shù)某^(guò)90% 的電荷由電荷補(bǔ)償NMOS來(lái)提供，從而減小了振蕩器的輸入端電壓的變化。
當(dāng)單粒子射入上拉開關(guān)的漏端，導(dǎo)致電荷泵的輸出端電壓升高后，電壓升高的幅度小于電荷泄放PMOS的閾值電壓時(shí)，電荷泵的輸出端通過(guò)衰減電阻向第二電容充電。
當(dāng)單粒子射入上拉開關(guān)的漏端，導(dǎo)致電荷泵的輸出端電壓升高后，電壓升高的幅度大于電荷泄放PMOS的閾值電壓時(shí)，電荷泵的輸出端通過(guò)衰減電阻向第二電容充電；同時(shí)，電荷補(bǔ)償NMOS處于截止?fàn)顟B(tài)而電荷泄放PMOS導(dǎo)通，電荷泵的輸出端所需要泄放超過(guò) 90%的電荷通過(guò)電荷泄放PMOS泄放，從而減小了振蕩器的輸入端電壓的變化。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果
本發(fā)明提供的抗單粒子瞬態(tài)的鎖相環(huán)，在鎖相環(huán)的電荷泵和濾波電路之間加入單粒子抑制電路，當(dāng)電荷泵輸出端受到單粒子轟擊，該電路電荷泵輸出結(jié)點(diǎn)進(jìn)行電荷泄放或者電荷補(bǔ)償，減少濾波器第二電容上電荷的變化量，從而減小對(duì)壓控振蕩器輸入端造成的電壓擾動(dòng)。
本發(fā)明提供的抗單粒子瞬態(tài)的鎖相環(huán)，在正常工作條件下，電荷泄放PMOS和電荷補(bǔ)償NMOS均處于截止?fàn)顟B(tài)，對(duì)鎖相環(huán)不產(chǎn)生任何影響；當(dāng)單粒子射入電荷泵的輸出端時(shí)， 如果射入下拉開關(guān)的漏端，由于輸出端寄生電容很小，一個(gè)較小能量的單粒子就可將輸出端電壓發(fā)生很大的變化；當(dāng)電荷補(bǔ)償NMOS導(dǎo)通后，對(duì)電荷泵輸出端進(jìn)行充電，由于電荷補(bǔ)償NMOS的導(dǎo)通電阻遠(yuǎn)小于衰減電阻，因此通過(guò)衰減電阻提供的電荷量比電源通過(guò)電荷補(bǔ)償NMOS提供的電量要小得多，即第二電容上極板損失的電荷量很小，故振蕩器的輸入端電壓的變化很小。
同理，如果單粒子射入上拉開關(guān)的漏端，當(dāng)電荷泄放PMOS后，電荷泵輸出端對(duì)電荷泄放PMOS快速放電，由于衰減電阻的阻值遠(yuǎn)大于電荷泄放PMOS的導(dǎo)通電阻，故泄放到第二電容的電荷量很少，故振蕩器的輸入端電壓的變化很小。


圖I為典型的鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明的抗單粒子瞬態(tài)鎖相環(huán)示意圖3為單粒子射入電荷泵NMOS的瞬態(tài)電流示意圖
圖4為電荷泵輸出端電壓變化的說(shuō)明示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，所述是對(duì)本發(fā)明的解釋而不是限定。
本發(fā)明提出的抗單粒子瞬態(tài)的鎖相環(huán)基于以下分析
首先，分析電荷泵鎖相環(huán)對(duì)單粒子瞬態(tài)的敏感性。如圖I所示的典型結(jié)構(gòu)的電荷泵鎖相環(huán)系統(tǒng)，包括數(shù)字部分的鑒頻鑒相器和分頻器，模擬部分的電荷泵和壓控振蕩器及無(wú)源濾波電路。數(shù)字電路的抗單粒子瞬態(tài)已得到深入研究，許多研究成果可直接應(yīng)用于鎖相環(huán)之中的鑒頻鑒相器和分頻器；對(duì)于壓控振蕩器，其振蕩需要大的驅(qū)動(dòng)電流，故壓控振蕩器受單粒子撞擊后會(huì)較快恢復(fù)。從整體分析，單粒子瞬態(tài)轟擊鑒頻鑒相器、分頻器及壓控振蕩器造成的相位誤差均需要經(jīng)電荷泵作用于濾波器，因此，對(duì)壓控振蕩器控制電壓產(chǎn)生的電壓擾動(dòng)幅值都受電荷泵電流的限制，而如果單粒子打到電荷泵輸出端時(shí)，產(chǎn)生的電荷會(huì)直接作用于濾波器，瞬態(tài)電流不受電荷泵電流的限制，因此會(huì)導(dǎo)致壓控振蕩器控制電壓較大的變化，導(dǎo)致系統(tǒng)失鎖。單粒子轟擊電荷泵輸出端造成的誤差相位比轟擊系統(tǒng)其他部位造成的誤差相位大兩個(gè)數(shù)量級(jí)，因此，本發(fā)明解決抑制單粒子轟擊電荷泵輸出端時(shí)對(duì)系統(tǒng)造成的影響。
本發(fā)明在鎖相環(huán)的電荷泵和濾波電路之間加入單粒子抑制電路30，當(dāng)電荷泵20 的輸出端140受到單粒子轟擊時(shí)，進(jìn)而對(duì)該點(diǎn)進(jìn)行電荷泄放或者電荷補(bǔ)償，從而減小對(duì)壓控振蕩器50的輸入端150造成的電壓擾動(dòng)。
如圖2所示，一種抗單粒子瞬態(tài)的鎖相環(huán)，包括鑒頻鑒相器10、電荷泵20、濾波器 40，壓控振蕩器50和分頻器60，在電荷泵20與濾波器40之間設(shè)有單粒子抑制電路30 ；
單粒子抑制電路30包括電荷泄放支路、衰減電阻和電荷補(bǔ)償支路，衰減電阻一端接電荷泵20的輸出端140，另一端接壓控振蕩器50的輸入端150 ；
當(dāng)電荷泵20的輸出端140電壓降低，需要充電時(shí)，濾波器40經(jīng)單粒子抑制電路30 對(duì)電荷泵20的輸出端140充電；
當(dāng)電荷泵20的輸出端140電壓升高，需要放電時(shí)，電荷泵20的輸出端140經(jīng)單粒子抑制電路30對(duì)濾波器40充電。
具體的，輸入?yún)⒖夹盘?hào)100和反饋信號(hào)110為鑒頻鑒相器10的輸入信號(hào)，鑒頻鑒相器10的第一輸出信號(hào)120和第二為輸出信號(hào)130,分別控制電荷泵20的上拉開關(guān)22和下拉開關(guān)23 ;壓控振蕩器50的輸出端160接分頻器60的輸入端,分頻器60的輸出端生成反饋信號(hào)110，接頻鑒相器10的輸入端后與輸入?yún)⒖夹盘?hào)100進(jìn)行相位比較。
進(jìn)一步的，電荷泵20的上拉開關(guān)為PMOS 22，其漏極為電荷泵20的輸出端140，其柵極由鑒頻鑒相器10的第一輸出信號(hào)120控制，其源極接電流源21的一端，電流源21的另一端接電源；
下拉開關(guān)為NMOS 23，其漏極為電荷泵20的輸出端140，其柵極由鑒頻鑒相器10 的第二為輸出信號(hào)130控制，其源極接電流沉24的一端，電流沉24的另一端接地；
濾波器40包括電阻41,第一電容42和第二電容43,第一電容42上極板接電阻41 一端，第二電容43的上極板連接壓控振蕩器50的輸入端150，其下極板均接地；電阻41設(shè)在第一電容42的上極板與壓控振蕩器50的輸入端150之間；第一電容42的電容值大于20 倍的第二電容43的電容值，第二電容43的電容值遠(yuǎn)大于電荷泵20輸出結(jié)端140的寄生電容。
所述的單粒子抑制電路30包括電荷泄放PMOS 31、衰減電阻32和電荷補(bǔ)償NMOS 33 ;電荷泄放PMOS 31的漏極接地，柵極接壓控振蕩器50的輸入端150，源極接電荷泵20的輸出端140 ；
電荷補(bǔ)償NMOS 33的漏極接電源，柵極接壓控振蕩器50的輸入端150，源極接電荷泵20的輸出端140。
在正常工作條件下，流經(jīng)電流源21的充電電流與衰減電阻32之積小于電荷泄放 PMOS 31的閾值電壓，流經(jīng)電流沉24的放電電流與衰減電阻32之積小于電荷補(bǔ)償NMOS 33 的閾值電壓；在正常工作條件下，電荷泄放PMOS 31和電荷補(bǔ)償NMOS 33均處于截止?fàn)顟B(tài)， 對(duì)鎖相環(huán)狀態(tài)不產(chǎn)生任何影響；
而壓控振蕩器50輸入電壓范圍為
電流沉24的過(guò)驅(qū)動(dòng)電壓+電流沉(24)的放電電流X衰減電阻(32) <壓控振蕩器50輸入電壓< 電荷泵電源電壓一電流源21的過(guò)驅(qū)動(dòng)電壓一電流源(21)的充電電流X 衰減電阻32。這樣就保證了電荷泵20充放電電流的一致性，在該狀態(tài)下鎖相環(huán)和典型結(jié)構(gòu)的鎖相環(huán)傳遞函數(shù)相同，因此相位裕度及帶寬均相同，保證了鎖相環(huán)的穩(wěn)定性。
當(dāng)單粒子射入電荷泵輸出結(jié)點(diǎn)時(shí)，具有以下兩種情況
第一種情況，單粒子射入下拉開關(guān)NMOS 23的漏端，導(dǎo)致輸出端140電壓下降。由于電荷泵20輸出端140的寄生電容很小,一個(gè)較小能量的單粒子就會(huì)使該點(diǎn)電壓產(chǎn)生很大幅度的變化?？紤]兩種可能
首先，假設(shè)單粒子在輸出端140造成電壓降低的幅度小于電荷補(bǔ)償NMOS 33的閾值電壓(約600mV)，此時(shí)電荷補(bǔ)償NMOS 33和電荷泄放PMOS 31均處于截止?fàn)顟B(tài)，且由于上拉開關(guān)PMOS 22和下拉開關(guān)NMOS 23在系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)大部分的時(shí)間處于斷開狀態(tài)，故輸出端 140只有濾波器40通過(guò)衰減電阻32向其充電這一條支路，由于第一電容42上極板存在一個(gè)較大的電阻41，所以濾波器40對(duì)輸出端140的充電電荷主要由第二電容43提供，并且第二電容43的電容值要遠(yuǎn)大于電荷泵20輸出端140的寄生電容，第二電容43上極板微小的電壓變化提供的電荷便可將結(jié)點(diǎn)140充到與其相同的值。
其次，假設(shè)單粒子在輸出端140造成電壓降低的幅度大于電荷補(bǔ)償NMOS 33的閾值電壓，此時(shí)電荷泄放PMOS 31處于截止?fàn)顟B(tài)而電荷補(bǔ)償NMOS 33導(dǎo)通，對(duì)電荷泵20輸出端140進(jìn)行充電，由于電荷補(bǔ)償NMOS 33的導(dǎo)通電阻遠(yuǎn)小于衰減電阻32，因此第二電容43 通過(guò)衰減電阻32提供的電荷量比電源通過(guò)電荷補(bǔ)償NMOS 33提供的電量要小得多，即第二電容43上極板損失的電荷量很小，所以壓控振蕩器輸入端150電壓變化很小。
第二種情況，單粒子射入上拉開關(guān)PMOS 22的漏端，導(dǎo)致電荷泵20輸出端140電壓升高。同樣考慮兩種可能
首先，假設(shè)單粒子在輸出端140造成電壓升高的幅度小于電荷泄放PMOS 31的閾值電壓的絕對(duì)值(約600mV)，此時(shí)電荷補(bǔ)償NMOS 33和電荷泄放PMOS 31均處于截止?fàn)顟B(tài)， 且由于上拉開關(guān)PMOS 22和下拉開關(guān)NMOS 23在系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)大部分時(shí)間處于斷開狀態(tài)，故該點(diǎn)只有通過(guò)衰減電阻32向?yàn)V波器40放電這一條支路，而第二電容43的電容值要遠(yuǎn)大于電荷泵20輸出端140的寄生電容，第二電容43上極板150微小的電壓變化便可將輸出端 140的電壓放到與其相同的值。
其次，假設(shè)單粒子在輸出端140造成電壓降低的幅度大于電荷泄放PMOS 31的閾值電壓的絕對(duì)值，這時(shí)電荷補(bǔ)償NMOS 33處于截止?fàn)顟B(tài)而電荷泄放PMOS 31導(dǎo)通，由于電荷泄放PMOS 31的源極接地，而且衰減電阻的阻值遠(yuǎn)大于電荷泄放PMOS的導(dǎo)通電阻，所以電荷泵20輸出端140大部分電荷通過(guò)電荷泄放PMOS 31放電，少部分電荷通過(guò)衰減電阻32 向第二電容43充電，故泄放到第二電容43的電荷量很少，振蕩器的輸入端150電壓的變化很小。
如圖3為單粒子射入電荷泵NMOS 23管漏端產(chǎn)生的瞬態(tài)電流示意圖，可以看出，曲線存在“臺(tái)階”區(qū)，該區(qū)域?qū)?yīng)的漏端電壓為0，且“臺(tái)階”區(qū)電流的幅值和其周圍電路的驅(qū)動(dòng)能力成正比，而“臺(tái)階”區(qū)寬度和其周圍電路的驅(qū)動(dòng)能力成反比。從圖中還可看出，補(bǔ)償?shù)碾姾闪恐饕性凇芭_(tái)階”區(qū)，本發(fā)明通過(guò)在“臺(tái)階”區(qū)內(nèi)，補(bǔ)償電荷由電源通過(guò)NMOS 33 提供，從而減小單粒子對(duì)振蕩器的輸入端150的影響。
如圖4為電荷泵20輸出端140電壓變化的說(shuō)明示意圖。圖中A對(duì)應(yīng)著“臺(tái)階”區(qū)， 在該階段，輸出端140電壓為0，衰減電阻32的阻值要遠(yuǎn)大于電荷補(bǔ)償NMOS 33的導(dǎo)通電阻，因此該階段充電電荷量主要由電源通過(guò)NMOS 33提供，隨著結(jié)點(diǎn)140電壓的升高，到B 階段和C階段的交接處，NMOS 33停止提供電荷，剩余的電荷由電容43通過(guò)衰減電阻32提供，所以該階段電容43上極板微小的電壓變化便可將結(jié)點(diǎn)140的電壓充到與其相同的值。
相應(yīng)的，單粒子射入PMOS 22漏端產(chǎn)生瞬態(tài)電流仍存在“臺(tái)階”區(qū)，在該階段，衰減電阻32的阻值要遠(yuǎn)大于電荷泄放PMOS 31的導(dǎo)通電阻，因此該階段放電電荷量主要通過(guò)電荷泄放PMOS 31泄放到地，隨著輸出端140電壓的降低，電荷泄放PMOS 31逐漸停止提供電荷，剩余的電荷通過(guò)衰減電阻32泄放到電容43上，所以該階段電容上極板微小的電壓變化便可將結(jié)點(diǎn)140的電壓放到與其相同的值，從而減小單粒子對(duì)振蕩器的輸入端150的影響。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施方式
僅限于此，對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明思路的前提下，還可以設(shè)計(jì)若干簡(jiǎn)單的替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明所提交的權(quán)利要求書確定的專利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種抗單粒子瞬態(tài)的鎖相環(huán)，其特征在于，包括鑒頻鑒相器(10)、電荷泵(20)、濾波器(40)，壓控振蕩器(50)和分頻器(60)，在電荷泵(20)與濾波器(40)之間設(shè)有單粒子抑制電路(30)； 單粒子抑制電路(30)包括電荷泄放支路、衰減電阻和電荷補(bǔ)償支路，衰減電阻一端接電荷泵(20)的輸出端(140)，另一端接壓控振蕩器(50)的輸入端(150)； 當(dāng)電荷泵(20)的輸出端(140)電壓降低，需要充電時(shí)，濾波器(40)經(jīng)單粒子抑制電路(30)對(duì)電荷泵(20)的輸出端(140)充電； 當(dāng)電荷泵(20)的輸出端(140)電壓升高，需要放電時(shí)，電荷泵(20)的輸出端(140)經(jīng)單粒子抑制電路(30 )對(duì)濾波器(40 )充電。
2.如權(quán)利要求I所述的抗單粒子瞬態(tài)的鎖相環(huán)，其特征在于，輸入?yún)⒖夹盘?hào)(100)和反饋信號(hào)(110)為鑒頻鑒相器(10)的輸入信號(hào)，鑒頻鑒相器(10)的第一輸出信號(hào)(120)和第二為輸出信號(hào)(130)，分別控制電荷泵(20)的上拉開關(guān)(22)和下拉開關(guān)(23);壓控振蕩器(50)的輸出端(160)接分頻器(60)的輸入端，分頻器(60)的輸出端產(chǎn)生反饋信號(hào)(110)，接頻鑒相器(10)的輸入端后與輸入?yún)⒖夹盘?hào)(100)進(jìn)行相位比較。
3.如權(quán)利要求I所述的抗單粒子瞬態(tài)的鎖相環(huán)，其特征在于，電荷泵(20)的上拉開關(guān)為PMOS (22)，其漏極為電荷泵(20)的輸出端(140)，其柵極由鑒頻鑒相器(10)的第一輸出信號(hào)(120)控制，其源極接電流源(21)的一端，電流源(21)的另一端接電源；下拉開關(guān)為NMOS (23)，其漏極為電荷泵(20)的輸出端(140)，其柵極由鑒頻鑒相器(10)的第二為輸出信號(hào)(130)控制，其源極接電流沉(24)的一端，電流沉(24)的另一端接地； 濾波器(40)包括電阻(41),第一電容(42)和第二電容(43),第一電容(42)和第二電容(43)的上極板連接壓控振蕩器(50)的輸入端(150)，其下極板均接地，電阻(41)設(shè)在第一電容(42)的上極板與壓控振蕩器(50)的輸入端(150)之間；第一電容(42)的電容值大于第二電容(43)的電容值,第二電容(43)的電容值遠(yuǎn)大于電荷泵(20)輸出結(jié)端(140)的寄生電容。
4.如權(quán)利要求I 3任何一項(xiàng)所述的抗單粒子瞬態(tài)的鎖相環(huán)，其特征在于，所述的單粒子抑制電路(30)包括電荷泄放PMOS (31)、衰減電阻(32)和電荷補(bǔ)償NMOS (33);電荷泄放PMOS (31)的漏極接地，柵極接壓控振蕩器(50)的輸入端(150)，源極接電荷泵(20)的輸出端(140);電荷補(bǔ)償NMOS (33)的漏極接電源，柵極接壓控振蕩器(50)的輸入端(150)，源極接電荷泵(20)的輸出端(140)。
5.如權(quán)利要求4所述的抗單粒子瞬態(tài)的鎖相環(huán)，其特征在于，流經(jīng)電流源(21)的充電電流與衰減電阻(32)之積小于電荷泄放PMOS (31)的閾值電壓，流經(jīng)電流沉(24)的放電電流與衰減電阻(32)之積小于電荷補(bǔ)償NMOS (33)的閾值電壓；在正常工作條件下，電荷泄放PMOS (31)和電荷補(bǔ)償NMOS (33)均處于截止?fàn)顟B(tài)。
6.如權(quán)利要求4所述的抗單粒子瞬態(tài)的鎖相環(huán)，其特征在于，壓控振蕩器(50)輸入電壓范圍為 電流沉(24)的過(guò)驅(qū)動(dòng)電壓+流經(jīng)電流沉(24)的放電電流X衰減電阻(32) <壓控振蕩器(50)輸入電壓< 電荷泵電源電壓一電流源(21)的過(guò)驅(qū)動(dòng)電壓一流經(jīng)電流源(21)的充電電流X衰減電阻(32)。
7.如權(quán)利要求4所述的抗單粒子瞬態(tài)的鎖相環(huán)，其特征在于，當(dāng)單粒子射入下拉開關(guān)的漏端，導(dǎo)致電荷泵(20)的輸出端(140)電壓下降后，電壓降低的幅度小于電荷補(bǔ)償NMOS(33)的閾值電壓時(shí)，第二電容(43)通過(guò)衰減電阻(32)向電荷泵(20)的輸出端(140)充電。
8.如權(quán)利要求4所述的抗單粒子瞬態(tài)的鎖相環(huán)，其特征在于，當(dāng)單粒子射入下拉開關(guān)的漏端，導(dǎo)致電荷泵(20)的輸出端(140)電壓下降，電壓降低的幅度大于電荷補(bǔ)償NMOS(33)的閾值電壓時(shí)，第二電容(43)通過(guò)衰減電阻(32)向電荷泵(20)的輸出端(140)充電；同時(shí)，電荷泄放PMOS (31)處于截止?fàn)顟B(tài)而電荷補(bǔ)償NMOS (33)導(dǎo)通，電荷泵(20)的輸出端(140)所需要補(bǔ)償?shù)某^(guò)90%的電荷由電荷補(bǔ)償NMOS (33)來(lái)提供，從而減小了振蕩器(50)的輸入端(150)電壓的變化。
9.如權(quán)利要求4所述的抗單粒子瞬態(tài)的鎖相環(huán)，其特征在于，當(dāng)單粒子射入上拉開關(guān)的漏端，導(dǎo)致電荷泵(20)的輸出端(140)電壓升高，電壓升高的幅度小于電荷泄放PMOS(31)的閾值電壓時(shí)，電荷泵(20)的輸出端(140)通過(guò)衰減電阻(32)向第二電容(43)充電。
10.如權(quán)利要求4所述的抗單粒子瞬態(tài)的鎖相環(huán)，其特征在于，當(dāng)單粒子射入上拉開關(guān)的漏端，導(dǎo)致電荷泵(20)的輸出端(140)電壓升高后，電壓升高的幅度大于電荷泄放PMOS(31)的閾值電壓時(shí)，電荷泵(20)的輸出端(140)通過(guò)衰減電阻(32)向第二電容(43)充電；同時(shí)，電荷補(bǔ)償NMOS (33)處于截止?fàn)顟B(tài)而電荷泄放PMOS (31)導(dǎo)通，電荷泵(20)的輸出端(140)所需要泄放超過(guò)90%的電荷通過(guò)電荷泄放PMOS (31)泄放，從而減小了振蕩器(50)的輸入端(150)電壓的變化。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種抗單粒子瞬態(tài)的鎖相環(huán)，包括鑒頻鑒相器、電荷泵、濾波器，壓控振蕩器和分頻器，在電荷泵與濾波器之間設(shè)有單粒子抑制電路；單粒子抑制電路包括電荷泄放支路、衰減電阻和電荷補(bǔ)償支路，衰減電阻一端接電荷泵的輸出端，另一端接壓控振蕩器的輸入端；當(dāng)電荷泵的輸出端電壓降低，需要充電時(shí)，濾波器經(jīng)單粒子抑制電路對(duì)電荷泵的輸出端充電；當(dāng)電荷泵的輸出端電壓升高，需要放電時(shí)，電荷泵的輸出端經(jīng)單粒子抑制電路對(duì)濾波器充電。在鎖相環(huán)的電荷泵和濾波電路之間加入單粒子抑制電路，當(dāng)電荷泵輸出端受到單粒子轟擊，進(jìn)而對(duì)該點(diǎn)進(jìn)行電荷泄放或者電荷補(bǔ)償，從而減小對(duì)壓控振蕩器輸入端造成的電壓擾動(dòng)。
文檔編號(hào)H03L7/18GK102983857SQ201210461650
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月15日
發(fā)明者韓本光, 郭仲杰, 汪西虎, 吳龍勝 申請(qǐng)人:中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第九研究院第七七一研究所