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众所周知,航天电子系统中的有源器件对辐射效应十分敏感。由于辐射粒子的轰击,航天系统可能出现功能暂时性失效或永久性失效等系统故障现象。作为航天器件中的关键电路,模拟电路的辐射响应特性和辐射加固研究一直是国际上辐射领域研究的热点和难点。压控振荡器(Voltage-Controlled Oscillator,VCO)是航天器件中必备的模拟电路之一,同时也是PLL中振荡频率最高的模块,其对辐射效应十分敏感,特别是单粒子效应。由于目前对VCO辐射响应的研究工作主要集中在器件级,导致研究周期长、成本高。同时,不同VCO结构对SET表现出不同的响应特性,致使整个PLL在VCO中引入SET效应时的噪声特性存在很大的差异。因此,本文针对压控振荡器的SET效应展开设计研究工作。本文的研究内容主要包括:1、基于线性时变模型提出了一种VCO的SET效应(采用脉冲电流表征)分析模型——SET敏感函数(SET Sensitivity Function,SSF)SSF,将VCO的SET响应特性量化为相位偏移φmax,进而为建立PLL的SET效应系统模型奠定了理论基础;2、基于对称负载VCO深入研究了入射能量、轰击时刻、轰击结点以及振荡频率等不同因素对VCO的SET响应的影响和作用趋势,从电路上分析了单粒子效应的失效机理;3、采用设计加固技术提出了一种单粒子效应加固的VCO电路结构。模拟结果表明,相对于未加固的VCO,加固后的VCO受单粒子轰击的概率降低了67%,而且对单粒子效应的敏感度降低了35%;4、研究了模拟电路的版图设计技术,对电路版图做了精心的匹配设计和保护,有效地减少了各种噪声的干扰,版图后模拟显示达到了良好的效果;5、基于0.18μm CMOS工艺,设计实现了一款VCO芯片并进行了流片,其中包括对称负载VCO和辐射加固VCO。芯片测试结果表明,两个VCO均能正常工作,辐射测试工作正在准备。