[发明专利]一种单粒子瞬变(SET)加固的锁相环

说明书

技术领域

本发明主要涉及到锁相环设计领域，特指一种抗辐照锁相环。

背景技术

锁相环被广泛运用于不同的领域，典型应用为时钟产生、同步、倍频、减小抖动和偏斜、频率综合等。作为系统的核心部分，一旦锁相环发生混乱，将导致整个系统无法工作。单粒子瞬变(Single Event Transient，SET)现象是一种典型的辐射效应，由银河宇宙射线、太阳粒子事件、超铀材料自然衰变或外大气层核武器爆炸产生的高能粒子轰击电路敏感结点引发，轰击后粒子能量沉积导致碰撞电离，电离出的电荷在晶体管电场和浓度梯度的作用下被传输和收集，使结点电压或电流产生暂时性波动。由于工艺进步导致电源电压降低、结点电容减小、传输延迟减小、工作频率提高，使得单粒子瞬变(SET)对电路的影响更为严重。传统锁相环中存在多个敏感结点，受SET影响作用下可能导致异常。例如电荷泵(charge pump，cp)和压控振荡器(voltage controlled oscillater，VCO)对SET都非常敏感，电荷泵中发生单粒子瞬变(SET)事件将导致V_C严重偏离锁定值，超出最大或最小控制电压，让锁相环的输出时钟长时间处于混乱状态。而在压控振荡器(VCO)中发生单粒子瞬变(SET)事件将直接导致输出时钟相位或频率偏差，甚至造成压控振荡器(VCO)停止振荡。如何减小单粒子瞬变(SET)对辐射环境锁相环的影响成为一种不可回避的可靠性问题。

发明内容

本发明要解决的问题在于：根据现有的锁相环技术，提供一种代价小，对环路参数、结构影响小，能有效缓解单粒子瞬变(SET)对锁相环各结点影响的辐射加固锁相环。

对于锁相环中的不同部件，单粒子瞬变(SET)的影响机理和单粒子瞬变(SET)的敏感性也不相同，但是其对锁相环的影响最终都将体现在压控振荡器(VCO)的控制电压V_C上。例如：当压控振荡器(VCO)中的敏感结点发生单粒子瞬变事件后，首先导致锁相环的输出时钟混乱，通过鉴频鉴相器、电荷泵导致压控振荡器(VCO)的控制电压V_C发生错误变化；当电荷泵中的敏感结点发生单粒子瞬变事件后，直接导致大量的电荷在滤波器中堆积，使V_C偏离锁定值。然而在实际应用中压控振荡器(VCO)的控制电压V_C的变化范围有限。根据以上规律，本发明提出的解决方案为：一种对称控制电压补偿辐射加固电路，其特征在于：它由运放OP1、上拉管P1、运放OP2、下拉管N1组成。所述运放OP1、OP2的正向输入端连接到压控振荡器(VCO)的输入控制电压V_C上，运放OP1的反向输入端连接到参考电压V_{C_MIN}，运放OP2的反向输入端连接到参考电压V_{C_MAX}。

本发明的优点就在于：

1、通过调节V_{C_MIN}与V_{C_MAX}，可以有效缓解单粒子瞬变(SET)影响和加快锁相环锁定，可以有效缓解辐射效应对于锁相环中各部件的敏感结点的影响。

2、采用互补结构，对加固电路引入的敏感点同样可以有效缓解。

3、锁相环原有的结构和参数影响很小。

4、适用范围广，对环路参数无特别要求，从而适应不同应用。

5、在初始锁定的过程中或其它情况造成的失锁后，同样可以加速锁相环锁定。

附图说明

图1是辐射加固锁相环的原理图

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。