[发明专利]一种锁相环中抗单粒子瞬态的电荷泵输出电路

说明书

本发明公开一种锁相环中抗单粒子瞬态的电荷泵输出电路，包括电荷泵输出开关管以及滤波器，电荷泵输出开关管设置在电荷泵输出端以接入电荷泵输出电流，还包括开关控制模块以及分压电阻模块，分压电阻的一端分别连接电荷泵输出开关管、开关控制模块，另一端分别连接控制电压端、滤波器，电荷泵输出开关管还通过开关控制模块连接滤波器，开关控制模块接入电荷泵的控制信号，根据接入的电荷泵的控制信号控制通断。本发明基于开关自适应控制实现电荷泵输出控制，具有抗单粒子瞬态特性，且具有结构简单、制作成本低、抗单粒子瞬态性能好，同时不受入射高能粒子能量大小限制等优点。

技术领域

本发明涉及锁相环控制技术领域，尤其涉及一种锁相环中抗单粒子瞬态的电荷泵输出电路。

背景技术

目前航天、航空业等迅猛发展，集成电路工艺的尺寸不断减小，辐射效应对电子系统工作状态的影响已日益严峻，辐射效应的影响甚至可能导致系统崩溃。在辐射环境下工作的电子系统中，单粒子效应(Single Event Effect，SEE)对电子系统的工作状态影响尤为严重，根据SEE对电子系统产生的不同影响，可以将其分为单粒子翻转(Single EventUpset，SEU)效应、单粒子闩锁(Single Event Latch，SEL)效应和单粒子瞬变(SingleEvent Transient，SET)效应，其中，SET是一种常见单粒子辐射效应，高能粒子主要来自银河宇宙射线、太阳粒子事件、核爆炸辐射等。

锁相环(PLL)为模拟电路中的关键部分，为整个电路系统提供所需的时钟信号。锁相环中电荷泵(CP)作为锁相环的“发动机”，在鉴频鉴相器(PFD)输出信号控制下进行充电和放电，锁相环中电荷泵的输出端则通过晶体管连接至滤波器，但当高能粒子撞击CP输出端晶体管时，会产生脉冲电流，进而会影响滤波器输出电压。

为提高电荷泵输出端抗SET性能、减小SET效应，目前通常是采用加分压电阻的方法，该方法可以在一定程度上减少脉冲电流对电路工作状态的影响，但加分压电阻方法需要引入大电阻，不仅会影响电路性能，而且会导致版图面积过大；另一种减小SET效应的方法是采用电流补偿电路方法，但该方法引入大电阻与放大器设计，所以该方案存在设计复杂、面积过大问题，并且所采用的放大器设计会引入新SET敏感节点。

中国专利申请（CN102291128A）公开一种带抗单粒子辐射电路的电荷泵及低通滤波器组件，在电荷泵与低通滤波器之间设有控制器和选择器的数控抑制电路，由该数控抑制电路对单粒子辐射产生的电流干扰脉冲进行实时抑制，实现复杂，且当高能粒子的能量升高后，其抗辐照效果会下降，即抗SET性能会随着高能粒子的能量升高而下降。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种基于开关自适应控制实现电荷泵输出控制，具有抗单粒子瞬态特性，且结构简单、制作成本低、抗单粒子瞬态性能好，不受高能粒子能量限制的锁相环中抗单粒子瞬态的电荷泵输出电路。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种锁相环中抗单粒子瞬态的电荷泵输出电路，包括电荷泵输出开关管以及滤波器，电荷泵输出开关管设置在电荷泵输出端以接入电荷泵输出电流，还包括开关控制模块以及分压电阻模块，分压电阻的一端分别连接电荷泵输出开关管、开关控制模块，另一端分别连接控制电压端、滤波器，电荷泵输出开关管还通过开关控制模块连接滤波器，开关控制模块接入电荷泵的控制信号，根据接入的电荷泵的控制信号控制通断。

作为本发明的进一步改进：所述开关控制模块包括控制开关，所述控制开关连接至所述电荷泵输出开关管与所述滤波模块中滤波电容之间；当锁相环处于充放电状态时，所述控制开关断开，以及当锁相环处于锁定状态时，所述控制开关闭合。

作为本发明的进一步改进：所述开关控制模块还包括与所述控制开关连接的控制信号产生单元，所述控制信号产生单元分别接入电荷泵的控制信号，输出控制信号给所述控制开关。