[实用新型]一种抗辐照电荷泵电路

说明书

本实用新型提供了一种抗辐照电荷泵电路，P1 MOS电路采用两个串联的NMOS和两个串联的PMOS；N4 MOS电路采用两个串联的NMOS和两个串联的PMOS。双CMOS管串联的结构，相比传统的单管结构，两个CMOS管串联可以有效的阻止由辐照效应引起的干扰向输出传递，有效的抑制了辐照效应造成电荷泵功能异常的概率。

技术领域

本实用新型涉及一种抗辐照电荷泵电路，涉及电子电路领域。

背景技术

集成电路等电子器件的应用越发广泛，不仅是在消费类电子、家电类等商用领域具有爆发式的增长，在航空、航天、战略式武器等特殊环境的应用也十分重要，但是由于此类环境中存在大量的辐射粒子，严重危害了集成电子器件的工作特性及寿命，所以集成电路的抗辐照研究具有重要战略意义。

锁相环（Phase-Locked Loop，PLL）芯片是一种非常重要的时钟发生器，作为集成电路的核心单元，其抗辐照设计研究越发受到设计者们的重视，锁相环中纯模拟模块主要为电荷泵（Charge-Pump,CP）电路，所以作为锁相环中最为重要的电路模块，其抗辐照加固设计一直是研究热点。

随着半导体工艺特征尺寸的不断缩小，CMOS器件的栅氧化层和场氧化层的厚度越来越薄，器件的临界电荷也随之减小，加之集成电路工作电压不断降低，使得集成电路的抗辐照设计越来越难。尤其对于电荷泵这种模拟电路，更是鲜少有有效的加固设计方案。

如图1所示的电荷泵接口电路，包括电源输入端、接地端、参考电流信号输入端、UP开关信号输入端、DOWN开关信号输入端和控制信号输出端。如图2所示，电荷泵电路的工作原理为鉴频/鉴相器输出到电荷泵电路UP和DOWN两个信号，该两个信号为一对互为反相的数字信号，分别控制第一开关k1和第二开关k2的开关动作，当第一开关k1开启第二开关k2关闭时，向Vc控制信号输出端口输出电流形成充电过程。当第一开关k1关闭第二开关k2开启时，从Vc控制信号输出端口输入电流形成放电过程，从而使控制信号输出Vc端口的电压与 UP控制信号和DOWN控制信号两个信号的开关动作相关。

如图3所示，为现有技术电荷泵电路的原理结构示意图，包括无源器件组合M1、第一运算放大器M2、第二运算放大器M3、第一电阻组合R1、第二电阻组合R2、第三电阻组合R3、第四电阻组合R4、第五电阻组合R5、第六电阻组合R6、第七电阻组合R7、P1 MOS电路、P2 MOS电路、P3 MOS电路、N1 MOS电路、N2 MOS电路、N3 MOS电路、N4 MOS电路和N5 MOS电路；P1MOS电路分别与电源VDD、地GND和P3 MOS电路相连；P2 MOS电路分别与电源VDD、UP开关信号输入端、DOWN开关信号输入端和P4 MOS电路相连；P3 MOS电路又分别与无源器件组合M1的一端、第一电阻组合R1的一端和P4 MOS电路相连；所述P4 MOS电路又与第二电阻组合R2的一端相连；所述第二电阻组合R2的另一端与第四电阻组合R4的一端相连，且连接Vc控制信号输出端；所述无源器件组合M1的另一端连接于P3 MOS电路和P4 MOS电路之间且与第一运算放大器M2的输出端相连；第一电阻组合R1的另一端又分别与第三电阻组合R3的一端和第一运算放大器M2的一输入端相连；所述第一运算放大器M2的另一输入端连接于第二电阻组合R2和第四电阻组合R4之间；所述第三电阻组合R3的另一端与N2 MOS电路相连；所述N2MOS电路又与N3 MOS电路相连，且通过第六电阻组合R6与N4 MOS电路相连；所述N3 MOS电路又通过第七电阻组合R7与N5 MOS电路相连；所述N5 MOS电路又分别与地GND、UP开关信号输入端和DOWN开关信号输入端相连；所述N4 MOS电路又分别与电源VDD和第GND相连；所述N1电阻组合通过第五电阻组合R5与Iref参考电流信号输入端相连，又分别与电源VDD和第GND相连；所述第二运算放大器M3的两个输入端，一个与Iref参考电流信号输入端相连，另一个连接于N2 MOS电路和第六电阻组合R6之间，输出端连接于N2 MOS电路和N3 MOS电路之间。

实用新型内容