高性能抗辐射压控振荡器设计与实现

来源 :国防科学技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong458
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
作为航天高性能芯片的核心部件,锁相环(Phase-Locked Loop, PLL)主要实现时钟生成、时钟同步、时钟数据恢复等功能,其常规性能对整个芯片的正常工作具有重要的影响。而作为锁相环的关键部件,压控振荡器(Voltage-Controlled Oscillator, VCO)产生锁相环的输出时钟信号,其特性直接决定锁相环性能的好坏。大量研究资料表明,VCO的设计是PLL设计的关键之一。工作在辐射环境中的压控振荡器易于受到单粒子效应(Single-Event Transient, SET)的影响,导致其输出信号产生相位偏移、频率抖动,甚至发生振荡终止的现象,从而使得锁相环无法正常工作。并且不同结构的VCO对SET的敏感程度各不相同,针对不同结构的VCO,设计一种具有通用性的辐射加固方案成为抗辐射VCO乃至抗辐射PLL设计的关键。在0.18μm工艺条件下,本文对具有从GND至VDD的宽电压调节范围、5GHz至6.5GHz的高频率输出和1.8V的满摆幅输出信号的高性能压控振荡器(High Performance Voltage-Controlled Oscillator, HPVCO)的设计及其辐射加固设计进行了深入研究,取得了主要工作和研究成果如下:(1)为了改善传统差分VCO延迟单元电路结构具有的较小的电压调节范围和输出摆幅随控制电压Vc变化而显著变化的劣势,本文提出了一种可用于宽电压调节范围-高频率-满摆幅输出的高性能VCO(High Performance Voltage-Controlled Oscillator, HPVCO)。基于Maneatis提出的对称负载差分VCO延迟单元结构,引入了摆幅提升结构、双尾电流源结构和自激励管结构,设计了一种新型差分VCO延迟单元电路结构,该延迟单元级联而成的HPVCO结构具有电压实现从GND至VDD的宽调节范围、5GHz至6.5GHz的高频率输出和1.8V的满摆幅输出信号的优势,为实现高频输出VCO提供了一种新型的延迟单元电路结构。(2)为了实现HPVCO的电路级辐射加固设计,首先,深入分析了轰击结点和功耗对HPVCO的SET响应特性,并阐述了HPVCO各敏感结点的SET失效机理和恢复机制。然后,采用三模冗余技术(Triple Module Redundancy,TMR)设计了一种HPVCO的SET加固结构,通过冗余机制有效降低了HPVCO对SET的敏感性。与相关工作对比,该结构的辐射加固效果是最佳的。(3).为了评估本文提出的基于三模冗余技术实现的SET加固HPVCO的加固效果,集成了上述的研究结果,基于0.18μm CMOS工艺设计实现了一款TMR HPVCO的版图。通过版图级仿真验证,模拟结果表明TMR HPVCO的SET敏感性显著降低至正常工作的噪声水平以下,从而证明了本文提出的TMR技术可以有效的降低HPVCO的SET敏感性。最后,本文对HPVCO的设计及其辐射加固设计未来的研究方向进行了展望。
其他文献
<正>众所周知,中国戏剧是综合性的艺术。在中国戏剧中,所有元素——念白、歌唱、音乐、舞蹈、武打、哑剧等构成统一和谐的有机体。1935年3月,梅兰芳剧团在苏联演出一些剧目之
国内美术学院近30年的发展可谓日新月异,加上各类综合院校纷纷开设艺术专业,建立美术学院的专业院校与不同层次的综合院校数量超过千所。从最初以传统造型艺术国画、油画、版画
报纸
1978年,党的十一届三中全会作出了把全党工作重点转移到社会主义现代化建设上来的战略决策,开启了建设中国特色社会主义的序幕;1982年,邓小平在党的十二大开幕词中正式提出:“把
报纸
化疗是肿瘤治疗中发展最快的一个领域。目前,化疗不仅仅是一种姑息治疗或者辅助治疗的手段,而且已经发展成为一种根治性方法和手段。然而,随着化疗药物的广泛应用,出现了越来
【正】国务院支持部分科技馆图书馆等公共场所免费开放国务院印发了《关于加快科技服务业发展的若干意见》。意见明确,要加强科普能力建设,支持有条件的科技馆、博物馆、图书
现代医学中慢性疾病高血压在临床较常见,可使患者脑卒中、冠心病、肾功能衰竭、充血性心衰等疾病的发病风险加大,严重危害患者的生命健康,且致残致死率较大。经研究临床高血
介绍Kuhlthau从“人如何思考”角度提出的信息搜索过程模型。指出基于Kuhlthau信息搜索过程模型,以用户搜索行为为导向来设计和实施信息检索课实践教学,符合人的思维逻辑,更
在高校思想政治教育中,实践育人是至关重要的一环,而创新创业教育则是实践育人的重要举措。创新创业与思政育人实际上可相互协同。阿里巴巴商学院作为杭州师范大学创新创业的
桂枝汤出自《伤寒论》,乃医圣张仲景组创的名方,由桂枝、白芍、甘草、生姜、大枣5味药物组成,具有解肌发表、调和营卫之功效。适用于外感风寒,营卫不和所致的表虚证,症见发热
住宅产业化将成为提高住宅质量和打造低碳城镇的重要推手。尽管我国在推进住宅产业化方面取得了一些进展,但目前我国住宅建设仍明显属于劳动密集型行业,与技术密集型的产业化