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。

振荡器定义

振荡器简单地说就是一个频率源，一般用在锁相环中。详细说就是一个不需要外信号激励、自身就可以将直流电能转化为交流电能的装置。一般分为正反馈和负阻型两种。所谓“振荡”，其涵义就暗指交流，振荡器包含了一个从不振荡到振荡的过程和功能。能够完成从直流电能到交流电能的转化，这样的装置就可以称为“振荡器”。

压控震荡器

   压控振荡器简单的说就是振荡频率wo (t)受控制电压Vc (t)控制的振荡器。压控振荡一般可通过变容二级管来实现。因为变容二级管的电容是承外加偏置电压的变化而变化，通过偏置电压去控制变容二级管电容的控制达到对振荡器频率的控制。在锁相环路中压控振荡器的输出频率是受鉴相器输出的相位(或频率）误差电压控制，当压控振荡器的频wo与输入信号的频率，不同步时，则鉴相器两输入信号(ui uo）之间的相位差Qe是时变的，鉴相器输出是与相位（频率）相关的误差电压ud (t)，该误差电压通过低通滤波器滤波，加到压控振荡器上，由于相位负反馈作用，该控制电压Vc将向少uo与ui之间的频率差的方向改变压控振荡器的频率，使压控振荡器的频率wo与输入信号频率同步。所以压控振荡器可看成电压——频率变换器。