鎖相環(huán)電路中壓控振蕩器的SET響應(yīng)研究

空間輻射環(huán)境中的鎖相環(huán)在SET作用下,將產(chǎn)生頻率或相位偏差,甚至導(dǎo)致振蕩中止,造成通信或功能中斷。壓控振蕩器是鎖相環(huán)中的關(guān)鍵電路,也是對(duì)SET敏感的部件之一。本文基于工藝校準(zhǔn)的器件模型,采用TCAD混合模擬的方法,針對(duì)180nm體硅CMOS工藝下高頻鎖相環(huán)中的壓控振蕩器,研究了偏置條件、入射粒子的能量以及溫度對(duì)壓控振蕩器SET響應(yīng)的影響,通過分析失效機(jī)理,以指導(dǎo)抗輻照壓控振蕩器的設(shè)計(jì)。研究結(jié)果表明,當(dāng)器件工作在截止區(qū)時(shí),入射粒子引起壓控振蕩器輸出時(shí)鐘的相位差小;壓控振蕩器的輸出時(shí)鐘錯(cuò)誤脈沖數(shù)隨著入射粒子LET的增加而線性增加;隨著器件工作溫度的升高,轟擊粒子引起壓控振蕩器輸出時(shí)鐘的相位差也是增大的。

壓控振蕩器介紹

指輸出頻率與輸入控制電壓有對(duì)應(yīng)關(guān)系的振蕩電路(VCO)。其特性用輸出角頻率ω0與輸入控制電壓uc之間的關(guān)系曲線(圖1)來表示。圖中,uc為零時(shí)的角頻率ω0,0稱為自由振蕩角頻率；曲線在ω0,0處的斜率K0稱為控制靈敏度。使振蕩器的工作狀態(tài)或振蕩回路的元件參數(shù)受輸入控制電壓的控制，就可構(gòu)成一個(gè)壓控振蕩器。在通信或測(cè)量?jī)x器中，輸入控制電壓是欲傳輸或欲測(cè)量的信號(hào)（調(diào)制信號(hào)）。人們通常把壓控振蕩器稱為調(diào)頻器，用以產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)。在自動(dòng)頻率控制環(huán)路和鎖相環(huán)環(huán)路中，輸入控制電壓是誤差信號(hào)電壓，壓控振蕩器是環(huán)路中的一個(gè)受控部件。

壓控振蕩器

北京晶宇興科技有限公司成立于2002年，總部注冊(cè)在被譽(yù)為中國(guó)硅谷之稱的北京中關(guān)村。是集研發(fā)、生產(chǎn)及銷售為一體的石英晶體、晶振等頻率控制器件的公司。產(chǎn)品系列全、品種多、質(zhì)量穩(wěn)定、符合國(guó)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)，可全方面替代進(jìn)口。公司秉承“專注、誠(chéng)信、創(chuàng)新、共贏”的經(jīng)營(yíng)理念，擁有強(qiáng)大的技術(shù)團(tuán)隊(duì)和完善的售后服務(wù)體系，并在北京，上海，深圳，成都設(shè)有辦事機(jī)構(gòu)。

壓控振蕩器（VCO）是許多可調(diào)通信、無線電、雷達(dá)、傳感和測(cè)量系統(tǒng)的關(guān)鍵元件。VCO本質(zhì)上是由輸入電壓（通常為模擬電壓）控制的振蕩器。因此，在整個(gè)可調(diào)范圍內(nèi)調(diào)節(jié)調(diào)諧電壓可以成比例地改變VCO的輸出射頻信號(hào)。VCO是鎖相環(huán)路、函數(shù)發(fā)生器、頻率合成器、雷達(dá)、本地振蕩器（LO）中的關(guān)鍵元件，同時(shí)也是頻率可調(diào)頻率發(fā)生器測(cè)試和測(cè)量設(shè)備中的關(guān)鍵元件。由于VCO的應(yīng)用場(chǎng)合非常多元化，因此其性能范圍也不一而足。有些VCO的輸出射頻頻率在幾兆赫茲以內(nèi)，有些VCO的帶寬為幾吉赫茲，但其在毫米波頻譜運(yùn)行。