锁相环电路中压控振荡器的SET响应研究

空间辐射环境中的锁相环在SET作用下,将产生频率或相位偏差,甚至导致振荡中止,造成通信或功能中断。压控振荡器是锁相环中的关键电路,也是对SET敏感的部件之一。本文基于工艺校准的器件模型,采用TCAD混合模拟的方法,针对180nm体硅CMOS工艺下高频锁相环中的压控振荡器,研究了偏置条件、入射粒子的能量以及温度对压控振荡器SET响应的影响,通过分析失效机理,以指导抗辐照压控振荡器的设计。研究结果表明,当器件工作在截止区时,入射粒子引起压控振荡器输出时钟的相位差小;压控振荡器的输出时钟错误脉冲数随着入射粒子LET的增加而线性增加;随着器件工作温度的升高,轰击粒子引起压控振荡器输出时钟的相位差也是增大的。

压控振荡器的性能参数

VCO的关键性能参数是调谐电压、频率范围、本底噪声、相位噪声、输出功率、谐波和负载阻抗。其次要性能参数包括电源电压、电源电流、调谐灵敏度、推频、牵引、调谐端口电容和机械事项。调谐灵敏度用于说明调谐电压（MHz/V）变化引起的输出频率变化。值得注意的是输出功率和谐波功率与输入直流功率和调谐电压之间存在关系，但是不一定存在线性关系。

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压控振荡器应用领域

主要应用于电子领域，由于其频率范围广泛（1.25MHZ-80MHZ）故压控振荡器的应用极为广泛，如彩色电视机高频头中的本机振荡电路、各种自动频率控制(AFC)系统中的振荡电路、锁相环路(PLL)中所用的振荡电路等均为压控振荡器。尤其在通信系统电路中，压控振荡器(VCO)是其关键部件，特别是在锁相环电路、时钟***电路和频率综合器电路等更是重中之重，可以毫不夸张地说在电子通信技术领域，VCO几乎与电流源和运放具有同等重要地位。

     VCO采用多种封装形式，通常采用表面贴装封装或同轴连接封装。通常采用坚固及气密性封装，或者专门针对恶劣环境和满足高可靠性标准（工业、商业或军事用途）进行封装。因此，电镀和封装材料/技术通常满足军事标准规定，能够达到相关的运行温度范围、湿度、冲击和振动要求。就大多数带模拟电压输入设计的VCO而言，其输出频率与调谐电压之间存在大致线性关系，但这并未考虑输入电压、输入电流、负载和调谐电压对输出功率和频率特性的综合影响。这些影响可以采用推频（VCO频率变化与电源电压的关系）和牵引（VCO频率变化与输出负载的关系）进行说明。