[发明专利]应用于抗辐照电压转换芯片的双内锁自复位振荡器结构

说明书

【技术领域】

本发明涉及了一种应用于抗辐照电压转换芯片的双内锁自复位振荡器结构。

【背景技术】

高能带电粒子穿过微电子器件的灵敏区时，沉积能量，产生足够数量的电荷，这些电荷被器件电极收集后，会造成器件的逻辑状态发生变化，甚至损坏器件，这种现象称为单粒子效应。在芯片电路设计中，要尽可能避免这种现象的发生，需要加入抗辐照的电路设计。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种应用于抗辐照电压转换芯片的双内锁自复位振荡器结构，在不大规模修改原有抗辐照电路的前提下，有效地提高芯片的抗辐照能力。

本发明采用以下技术方案：应用于抗辐照电压转换芯片的双内锁自复位振荡器结构，包括双电容振荡结构，双电容震荡结构通过开关分别与比较器和数字逻辑单元相连接，比较器和数字逻辑单元用于控制开关的翻转，比较器还连接有基准电压；

数字逻辑单元中包括时钟模块冗余结构，时钟模块冗余结构包括多个反馈置位锁存器，每个反馈置位锁存器的输出端均连接至同一仲裁器的输入端，仲裁器用于在接收的多个反馈置位锁存器发出的数据结果中，选择出现次数最多的数据结果进行输出；

数字逻辑单元中还包括有双内锁自复位单元，双内锁自复位单元包括4个RS触发器，双内锁自复位单元用于通过电路本身的多重反馈将输出错误的节点电压重置到正确电位。

进一步地，双电容振荡结构包括两个互相独立的单电容充电结构，每个单电容充电结构均分别与开关连接，开关用于在比较器和数字逻辑单元的作用下，在两个单电容充电结构之间切换。

进一步地，应用于抗辐照电压转换芯片的双内锁自复位振荡器结构中的NMOS晶体管均采用环形栅结构。

进一步地，应用于抗辐照电压转换芯片的双内锁自复位振荡器结构中的每个NMOS晶体管均加有N+保护环，每个PMOS晶体管均加有P+保护环。

本发明的有益效果是：为了克服现有抗辐照电压转换器芯片的抗辐照能力不足，采用具有抗辐照能力的数字逻辑单元代替了普通的逻辑单元，抗辐照数字逻辑单元中包含了两项措施，即可靠冗余结构和采用双内锁自复位单元，通过时钟模块冗余结构，可提高输出结果的正确率，采用双内锁自复位单元，有效的提高和加固芯片的抗辐照性能，采用双电容振荡的结构，可提高电路的频率精度。

【附图说明】

图1为本发明应用于抗辐照电压转换芯片的双内锁自复位振荡器结构的原理框图；

图2为本发明中时钟模块冗余结构的原理框图；

图3为本发明中双内锁自复位单元的结构示意图；

图4为本发明中NMOS采用形栅结构版图示图；

图5为本发明中NMOS管和PMOS管分别加P+和N+保护环版图示图；

图6为本发明中电容振荡结构充放电与现有的单电容振荡器充放效果对比图；

图7为现有RS触发器和本发明中双内锁自复位单元的电路对比图；

图8为采用本发明应用于抗辐照电压转换芯片的双内锁自复位振荡器结构的仿真结果示图。

其中：1.双电容振荡结构；2.开关；3.比较器；4.数字逻辑单元；5.反馈置位锁存器；6.仲裁器；7.RS触发器。

【具体实施方式】

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明公开了应用于抗辐照电压转换芯片的双内锁自复位振荡器结构，如图1所示，包括双电容振荡结构1，双电容震荡结构1通过开关2分别与比较器3和数字逻辑单元4相连接，比较器3和数字逻辑单元4用于控制开关2的翻转，比较器3还连接有基准电压。

为了增强振荡器的抗单粒子反转的能力，与传统非辐照加固电路中的振荡器相比，本发明采用具有抗辐照能力的数字逻辑单元4代替了普通的逻辑单元，抗辐照数字逻辑单元4中包含了两项措施，即可靠冗余结构和采用双内锁自复位单元。

如图2所示，数字逻辑单元4中包括时钟模块冗余结构，时钟模块冗余结构包括多个反馈置位锁存器5，每个反馈置位锁存器5的输出端均连接至同一仲裁器6的输入端，仲裁器6用于在接收的多个反馈置位锁存器5发出的数据结果中，选择出现次数最多的数据结果进行输出。采用高可靠多冗余结构，其特点是多个反馈置位锁存器5的结构和输出完全相同，输出全部连接仲裁器6，仲裁器6类似于投票器，其输出总是与大部分输入保持一致，因此，当有小于一半的节点由于单粒子翻转数据变换时，仲裁器6的输出结果仍然正确。