本文關(guān)鍵詞：多相位抗輻照鎖相環(huán)的設計與實現(xiàn)

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【摘要】：鎖相環(huán)在集成電路的設計中應用非常廣泛。多相位鎖相環(huán)以其精準的多相位時鐘輸出在時鐘數(shù)據(jù)恢復電路和高速串行接口等電路設計中占有至關(guān)重要的地位。航天、航空事業(yè)的迅速發(fā)展要求電子系統(tǒng)在輻照條件下也能穩(wěn)定的工作。這就對航天設備中電子器件的抗輻照性能提出了非常高的要求,需要對多相位鎖相環(huán)進行抗輻照加固。然而,加固設計又會對多相位鎖相環(huán)的抖動性產(chǎn)生影響。針對上述問題,本文對130nm CMOS工藝的鎖相環(huán)進行了多相位時鐘輸出設計的實現(xiàn)。分析了多相位鎖相環(huán)的環(huán)路參數(shù)對多相位鎖相環(huán)抗輻照效果的影響。研究了多相位鎖相環(huán)的設計實現(xiàn)及其抗輻照加固設計,同時對加固后的多相位鎖相環(huán)進行了功能驗證并給出了低抖動的優(yōu)化策略。本文主要研究工作如下:(1)對多相位鎖相環(huán)進行了系統(tǒng)級分析設計、行為級建模以及SET響應分析。為了滿足多相位鎖相環(huán)的穩(wěn)定性設計要求,從系統(tǒng)級對多相位鎖相環(huán)進行數(shù)學建模,進而對多相位鎖相環(huán)的環(huán)路參數(shù)進行了初步確定。為了實現(xiàn)多相位鎖相環(huán)的低抖動性設計,對噪聲進行了建模分析,并從低噪聲的角度對環(huán)路參數(shù)進行了優(yōu)化。為了對多相位鎖相環(huán)的SET響應進行分析,本設計建立了多相位鎖相環(huán)的simulink行為級模型,并在行為級模型的基礎上研究了各環(huán)路參數(shù)對多相位鎖相環(huán)SET響應的影響,進而對各環(huán)路參數(shù)進行了再次優(yōu)化。(2)對多相位鎖相環(huán)進行了電路設計和抗輻照加固設計。為了增強多相位鎖相環(huán)電荷泵的抗輻照能力及其對非理想因素的抑制能力,本設計在傳統(tǒng)的電荷泵基礎上實現(xiàn)了一種新的電荷泵結(jié)構(gòu)。為了實現(xiàn)多相位振蕩器的低抖動性和抗輻照加固設計,本文從分支反饋結(jié)構(gòu)和對稱負載結(jié)構(gòu)的差分環(huán)形振蕩器兩種方案實現(xiàn)了多相位時鐘輸出。對兩種結(jié)構(gòu)的功能和性能進行了分析對比,最后對多相位振蕩器的偏置電路和延遲單元進行了抗輻照加固。本設計分頻器電路采用三模冗余結(jié)構(gòu)進行加固。(3)對多相位鎖相環(huán)進行了版圖級設計及功能驗證。本文從低抖動的角度對多相位鎖相環(huán)進行了版圖實現(xiàn),并對版圖的抗SEL能力進行了分析。最后,對加固前后版圖進行了模擬驗證,實驗結(jié)果表明本設計多相位抗輻照的鎖相環(huán)滿足工程要求的設計指標。
【關(guān)鍵詞】：多相位鎖相環(huán) 多相位振蕩器 電荷泵 低抖動性 抗輻照加固 SET效應分析
【學位授予單位】：國防科學技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN911.8
【目錄】：

• 摘要11-12
• ABSTRACT12-14
• 第一章 緒論14-20
• 1.1 課題研究背景14-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀16
• 1.3 本文主要工作16-18
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)18-20
• 第二章 多相位鎖相環(huán)的穩(wěn)定性分析和SET分析20-36
• 2.1 多相位鎖相環(huán)的工作原理20-21
• 2.2 多相位鎖相環(huán)數(shù)學模型和系統(tǒng)設計21-25
• 2.3 多相位鎖相環(huán)噪聲性能分析25-27
• 2.3.1 抖動的概念25
• 2.3.2 多相位鎖相環(huán)抖動來源分析25-26
• 2.3.3 多相位鎖相環(huán)噪聲分析26-27
• 2.4 多相位鎖相環(huán)simulink建模和SET響應分析27-35
• 2.4.1 多相位鎖相環(huán)simulink建模27-28
• 2.4.2 SET產(chǎn)生機理28
• 2.4.3 電流模型的選取28-29
• 2.4.4 多相位鎖相環(huán)SET評價指標29-30
• 2.4.5 多相位鎖相環(huán)的SET響應分析30-32
• 2.4.6 多相位鎖相環(huán)的環(huán)路參數(shù)對SET響應影響的分析結(jié)論32-35
• 2.5 本章小結(jié)35-36
• 第三章 多相位鎖相環(huán)CP電路設計和抗輻照加固及PFD和LPF電路設計36-49
• 3.1 抗輻照鎖相環(huán)的電路加固方法36-37
• 3.2 多相位鎖相環(huán)電荷泵的設計和加固37-45
• 3.2.1 電荷泵的工作原理37
• 3.2.2 傳統(tǒng)電荷泵結(jié)構(gòu)37-39
• 3.2.3 引入運放的電荷泵39
• 3.2.4 傳輸門選擇開關(guān)的引用39-40
• 3.2.5 電荷泵的抗輻照加固40-43
• 3.2.6 三種CP的SET轟擊實驗結(jié)果43-45
• 3.3 鑒頻鑒相器電路的設計45-46
• 3.4 濾波器電路設計46-48
• 3.4.1 濾波器的工作原理46
• 3.4.2 環(huán)路濾波器的選擇46-48
• 3.5 輸入BUFFER48
• 3.6 本章小結(jié)48-49
• 第四章 多相位振蕩器電路設計和抗輻照加固49-67
• 4.1 多相位振蕩器的工作原理49-50
• 4.2 多相位振蕩器設計方案一50-56
• 4.2.1 多相位振蕩器的整體結(jié)構(gòu)50-51
• 4.2.2 多相位振蕩器的環(huán)形振蕩器電路設計51-52
• 4.2.3 多相位振蕩器的偏置電路設計52
• 4.2.4 多相位振蕩器的占空比調(diào)節(jié)電路設計52-53
• 4.2.5 多相位振蕩器的功能驗證53-54
• 4.2.6 多相位振蕩器的性能驗證54-56
• 4.2.7 多相位振蕩器的設計方案一結(jié)論56
• 4.3 多相位振蕩器設計方案二56-64
• 4.3.1 多相位振蕩器的整體結(jié)構(gòu)56-57
• 4.3.2 多相位VCO_BIAS的設計57-58
• 4.3.3 多相位VCO延遲單元設計58-59
• 4.3.4 多相位振蕩器的差分轉(zhuǎn)單端輸出59-60
• 4.3.5 多相位振蕩器的輸出BUFFER電路60
• 4.3.6 多相位振蕩器的多相位輸出時鐘功能實現(xiàn)60
• 4.3.7 多相位振蕩器的性能驗證60-63
• 4.3.8 多相位振蕩器SET轟擊實驗結(jié)果63
• 4.3.9 多相位振蕩器的設計方案二結(jié)論63-64
• 4.4 多相位振蕩器（MPVCO）的抗輻照加固64-65
• 4.5 多相位振蕩器的加固效果評定65-66
• 4.6 本章小結(jié)66-67
• 第五章 多相位抗輻照鎖相環(huán)的版圖實現(xiàn)和功能驗證67-79
• 5.1 多相位抗輻照鎖相環(huán)整體電路結(jié)構(gòu)67-68
• 5.2 多相位抗輻照鎖相環(huán)的版圖級設計實現(xiàn)68-71
• 5.2.1 版圖的設計匹配問題68-69
• 5.2.2 版圖的抗SEL設計問題69
• 5.2.3 版圖的電源供電問題69-70
• 5.2.4 多相位鎖相環(huán)版圖的低抖動設計的實現(xiàn)70
• 5.2.5 多相位抗輻照鎖相環(huán)版圖的實現(xiàn)70-71
• 5.3 多相位抗輻照鎖相環(huán)的功能驗證71-78
• 5.4 本章小結(jié)78-79
• 第六章 結(jié)束語79-81
• 6.1 本文工作總結(jié)79-80
• 6.2 工作展望80-81
• 致謝81-83
• 參考文獻83-87
• 作者在學期間取得的學術(shù)成果87

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王長河;單粒子效應對衛(wèi)星空間運行可靠性影響[J];半導體情報;1998年01期

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本文編號：913858