多相位抗輻照鎖相環(huán)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、鎖相環(huán)在集成電路的設(shè)計中應(yīng)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(fù)電路和高速串行接口等電路設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計的實現(xiàn)。分析了多相位鎖

2、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(shè)計實現(xiàn)及其抗輻照加固設(shè)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：
　?。?）對多相位鎖相環(huán)進行了系統(tǒng)級分析設(shè)計、行為級建模以及SET響應(yīng)分析。
　　為了滿足多相位鎖相環(huán)的穩(wěn)定性設(shè)計要求，從系統(tǒng)級對多相位鎖相環(huán)進行數(shù)學(xué)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(shè)計，對噪聲進

3、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(yīng)進行分析，本設(shè)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(chǔ)上研究了各環(huán)路參數(shù)對多相位鎖相環(huán)SET響應(yīng)的影響，進而對各環(huán)路參數(shù)進行了再次優(yōu)化。
　?。?）對多相位鎖相環(huán)進行了電路設(shè)計和抗輻照加固設(shè)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(shè)計在傳統(tǒng)的電荷泵基礎(chǔ)上實現(xiàn)了一種新的電荷泵結(jié)構(gòu)

4、。為了實現(xiàn)多相位振蕩器的低抖動性和抗輻照加固設(shè)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(shè)計分頻器電路采用三模冗余結(jié)構(gòu)進行加固。
　?。?）對多相位鎖相環(huán)進行了版圖級設(shè)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