本發(fā)明涉及鎖相環(huán)控制技術(shù)領域，尤其涉及一種抗輻照雙模式的鎖相環(huán)電路。

背景技術(shù)：

輻射效應會對電子系統(tǒng)的工作狀態(tài)產(chǎn)生影響，嚴重的甚至可能導致系統(tǒng)崩潰，其中輻射環(huán)境下主要是由單粒子瞬變(singleeventtransient，set)效應對電子系統(tǒng)產(chǎn)生影響。鎖相環(huán)pll作為模擬電路中的關鍵部分，是為整個電路系統(tǒng)提供所需的時鐘信號，其性能將直接影響整個模擬電路的性能，而鎖相環(huán)中分頻器(frequencydivider,div)和鑒頻鑒相器(phasefrequencydetect,pfd)的抗輻照性能差，在set效應影響下會導致div、pfd產(chǎn)生錯誤的up/dn控制信號，使得pll失鎖，進而影響整個電路的工作狀況。

為了提高pll中div和pfd抗set能力，目前普遍是采用三模冗余（triplemodularredundancy,tmr）技術(shù)，該方法可以在一定程度上提高div與pfd電路模塊的抗set能力，但存在以下缺陷：

（1）與常規(guī)的鎖相環(huán)電路相比，采用tmr技術(shù)后的鎖相環(huán)電路需要三倍的版圖面積和功耗，所需的版圖面積和功耗非常大，提高了成本；

（2）由于采用tmr技術(shù)需要引入投票器，因而同時會引入新的set敏感節(jié)點，還會進一步影響電路性能；

（3）采用tmr技術(shù)時由于需要采用反饋自糾正設計，因而還會使得投票器的set敏感性進一步放大，即投票器在set效應下不僅會影響后續(xù)電路工作，還會通過反饋進一步影響div與pfd模塊的工作狀況。

有從業(yè)者提出通過冗余電路和n型、p型場效應管并聯(lián)的方式提高電路抗輻照能力，但是通常僅能夠提高特定集成電路的抗輻照能力，對于鎖相環(huán)pll中div與pfd的加固效果差，且無法消除輻照效應本身對電路工作的影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)錯誤信號的自糾正，具有抗輻照功能，且結(jié)構(gòu)簡單、功耗小，并能夠消除輻照效應對電路的影響的抗輻照雙模式的鎖相環(huán)電路。

一種抗輻照雙模式的鎖相環(huán)電路，包括壓控振蕩器以及電荷泵，還包括：

兩個分頻鑒相電路模塊，分別與所述壓控振蕩器的輸出端連接，每個所述分頻鑒相電路模塊包括依次連接的分頻器單元、鑒頻鑒相器，所述分頻器單元接入所述壓控振蕩器的輸出信號進行分頻，分頻后信號經(jīng)過所述鑒頻鑒相器輸出一組控制信號；

邏輯電路模塊，用于分別接收兩個所述分頻鑒相電路模塊輸出的兩組控制信號，產(chǎn)生最終的多路開關控制信號輸出；

電荷泵控制開關模塊，與所述電荷泵連接，包括多個控制開關，各個所述控制開關分別接收所述邏輯電路模塊輸出的各路開關控制信號以控制電荷泵的開斷。

作為本發(fā)明的進一步改進：所述分頻器單元包括相互連接的選擇控制模塊、以及用于進行分頻的分頻器，所述選擇控制模塊根據(jù)所述鑒頻鑒相器輸出的信號，控制所述分頻器保持當前接入信號、或切換接入另一個所述分頻鑒相電路模塊的分頻器中信號進行分頻。

作為本發(fā)明的進一步改進：所述分頻器為由觸發(fā)器構(gòu)成的分頻環(huán)路電路，所述選擇控制模塊通過一個輸入端連接在所述分頻環(huán)路電路中，另一個輸入端連接至另一路所述分頻環(huán)路電路中。

作為本發(fā)明的進一步改進：兩個所述選擇控制模塊分別連接在兩個所述分頻環(huán)路電路中相同位置處，所述選擇控制模塊的兩個輸入端的連接位置分別為兩個所述分頻環(huán)路電路中的相對應位置。

作為本發(fā)明的進一步改進：所述選擇控制模塊具體連接至所述分頻環(huán)路電路中兩個觸發(fā)器之間。

作為本發(fā)明的進一步改進：所述分頻鑒相電路模塊還包括反饋單元，所述反饋單元的輸入端連接所述鑒頻鑒相器的輸出端，輸出端連接所述分頻器單元中選擇控制模塊的控制端；所述反饋單元接收所述鑒頻鑒相器的輸出信號，生成反饋控制信號并發(fā)送給所述選擇控制模塊。

作為本發(fā)明的進一步改進：所述反饋單元為異或門，所述異或門的兩個輸入端分別連接所述鑒頻鑒相器的兩個輸出端，輸出端輸出經(jīng)過異或運算的結(jié)果作為反饋控制信號。

作為本發(fā)明的進一步改進：所述邏輯電路模塊包括四條邏輯支路，其中兩條所述邏輯支路分別接收所述兩組控制信號中up控制信號所構(gòu)成的up控制信號組，生成兩路第一開關控制信號，另兩條所述邏輯支路分別接收所述兩組控制信號中dn控制信號所構(gòu)成的dn控制信號組，生成兩路第二開關控制信號。

作為本發(fā)明的進一步改進：所述邏輯支路包括依次連接的與運算單元以及非運算單元。

作為本發(fā)明的進一步改進：所述電荷泵控制開關模塊包括由相互連接的第一開關管m1、第二開關管m2構(gòu)成的第一開關管單元，以及由相互連接的第三開關管m3以及第四開關管m4連接的第二開關管單元，所述第一開關管m1、第三開關管m3分別接收生成的所述第一開關控制信號，所述第三開關管m3、第四開關管m4分別接收生成的所述第二開關控制信號，所述第一開關管m1、第二開關管m2相互連接以控制所述電荷泵。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

1）本發(fā)明抗輻照雙模式的鎖相環(huán)電路，通過設置兩路分頻鑒相電路構(gòu)成雙模式結(jié)構(gòu)，由兩個分頻鑒相電路模塊輸出的兩組控制信號經(jīng)邏輯電路模塊共同產(chǎn)生多路開關控制信號控制電荷泵的控制開關，當其中一個分頻鑒相電路模塊受到輻射效應而產(chǎn)生錯誤控制信號時，能夠通過另一路分頻鑒相電路模塊產(chǎn)生正確的控制信號以糾正錯誤信號，最終產(chǎn)生正確的控制信號而避免輻照效應下錯誤控制電荷泵，實現(xiàn)錯誤信號的自糾正功能，有效提高了電路的抗輻照性能，且能夠消除輻照效應對電路的影響；同時結(jié)構(gòu)簡單，與傳統(tǒng)的tmr模式鎖相環(huán)電路相比，所需的版圖面積及功耗??；

2）本發(fā)明抗輻照雙模式的鎖相環(huán)電路，基于分頻器的狀態(tài)機特性，通過在分頻環(huán)路電路中設置選擇控制模塊，由選擇控制模塊控制接入當前信號或另一路分頻器中信號，可以阻隔錯誤信號在環(huán)路中的傳輸，同時接入正確的信號，實現(xiàn)錯誤信號的自糾正，提高了分頻器、鑒頻鑒相器的抗輻照能力；

3）本發(fā)明抗輻照雙模式的鎖相環(huán)電路，通過四條邏輯支路產(chǎn)生兩組up、dn開關控制信號，兩組up、dn開關控制信號共同控制電荷泵的開關，使得當一組up、dn開關控制信號產(chǎn)生錯誤時，另一組up、dn開關控制信號能夠控制關斷開關管，避免由于輻照效應對電荷泵cp產(chǎn)生的錯誤充放電控制，有效提高了鎖相環(huán)電路的抗輻照能力，同時能夠消除set輻照效應本身對電路的影響。

附圖說明

圖1是本實施例中抗輻照雙模式的鎖相環(huán)電路的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明具體實施例中分頻器單元的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明具體實施例中邏輯電路模塊的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明具體實施例中電荷泵控制開關模塊的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖例說明：1、分頻鑒相電路模塊；11、分頻器單元；111、選擇控制模塊；112、分頻器；12、鑒頻鑒相器；13、反饋單元；2、邏輯電路模塊；3、電荷泵控制開關模塊。

具體實施方式

以下結(jié)合說明書附圖和具體優(yōu)選的實施例對本發(fā)明作進一步描述，但并不因此而限制本發(fā)明的保護范圍。

如圖1所示，本實施例抗輻照雙模式的鎖相環(huán)電路包括壓控振蕩器vco以及電荷泵cp，還包括：

兩個分頻鑒相電路模塊1，分別與壓控振蕩器vco的輸出端連接，每個分頻鑒相電路模塊1包括依次連接的分頻器單元11、鑒頻鑒相器12，分頻器單元11接入壓控振蕩器1的輸出信號進行分頻，分頻后信號經(jīng)過鑒頻鑒相器12輸出一組控制信號；

邏輯電路模塊2，用于分別接收兩個分頻鑒相電路模塊1輸出的兩組控制信號，產(chǎn)生最終的多路開關控制信號輸出；

電荷泵控制開關模塊3，與電荷泵連接，包括多個控制開關，各個控制開關分別接收邏輯電路模塊2輸出的各路開關控制信號以控制電荷泵的開斷。

本實施例具體分頻器單元11分別接入壓控振蕩器的vco0、vco180（0度、180度時鐘信號）反饋信號，輸出信號clkfb與參考時鐘clkref共同輸入到鑒頻鑒相器12（pfd）中，鑒頻鑒相器12輸出一組控制信號up、dn（up1、dn1；up2、dn2），通過邏輯電路模塊2產(chǎn)生四路開關控制信號，由四路開關控制信號控制電荷泵的開斷。

本實施例通過設置兩個分頻鑒相電路模塊1構(gòu)成兩路分頻鑒相電路的雙模式結(jié)構(gòu)，由兩個分頻鑒相電路模塊1輸出的兩組控制信號，經(jīng)邏輯電路模塊共同產(chǎn)生多路開關控制信號控制電荷泵的控制開關，當其中一個分頻鑒相電路模塊1受到輻射效應而產(chǎn)生錯誤控制信號時，能夠通過另一路分頻鑒相電路模塊1產(chǎn)生正確的控制信號以糾正錯誤信號，最終產(chǎn)生正確的控制信號而避免輻照效應下錯誤控制電荷泵，實現(xiàn)錯誤信號的自糾正功能，有效提高了電路的抗輻照性能，且能夠消除輻照效應對電路的影響；同時結(jié)構(gòu)簡單，與傳統(tǒng)的tmr模式鎖相環(huán)電路相比，所需的版圖面積及功耗小。

如圖2所示，本實施例中分頻器單元11具體包括相互連接的選擇控制模塊111、以及用于進行分頻的分頻器112，選擇控制模塊111根據(jù)鑒頻鑒相器12輸出的信號，控制分頻器112保持當前接入信號、或接入另一個分頻鑒相電路模塊1的分頻器112中信號進行分頻。由鑒頻鑒相器12的輸出信號即可判定分頻鑒相電路模塊1是否產(chǎn)生錯誤信號，如鎖相環(huán)鎖定狀態(tài)中，可認為up=dn=0，分頻器單元11或者鑒頻鑒相器12在高能粒子轟擊下，可能會產(chǎn)生up=1或者dn=1的錯誤信號。本實施例具體由鑒頻鑒相器12輸出的控制信號up、dn生成反饋控制信號m(m1/m2)，由反饋控制信號m(m1/m2)控制：當鑒頻鑒相器12輸出的信號對應為未發(fā)生錯誤時，選擇控制模塊111控制保持當前路接入信號進行分頻，通過鑒頻鑒相器12輸出控制信號up、dn；當鑒頻鑒相器12輸出的信號對應為發(fā)生錯誤時，選擇控制模塊111控制切換接入另一路分頻器112中信號進行分頻，以糾正當前路錯誤信號，直至該路信號恢復正常狀態(tài)。

由于分頻器具有狀態(tài)機特性，在高能粒子轟擊下，錯誤信號會始終存在于某一路電路中，則當另一路再受到高能粒子轟擊后便會產(chǎn)生錯誤信號，影響整個鎖相環(huán)電路的正常工作。本實施例通過采用上述結(jié)構(gòu)，由選擇控制模塊111根據(jù)鑒頻鑒相器12輸出的信號，控制分頻器112接入正確的信號，能夠在高能粒子轟擊后產(chǎn)生錯誤信號時實現(xiàn)電路自糾正而恢復到正常狀態(tài)。

本實施例中，分頻鑒相電路模塊1還包括反饋單元13，反饋單元13的輸入端連接鑒頻鑒相器12的輸出端，輸出端連接分頻器單元11中選擇控制模塊111的控制端，反饋單元13接收鑒頻鑒相器12的輸出信號，生成反饋控制信號并發(fā)送給選擇控制模塊111，由反饋單元13生成的反饋控制信號控制選擇控制模塊111的輸入信號。當鎖相環(huán)處于正常鎖定狀態(tài)中時，由鑒頻鑒相器12的輸出信號生成第一反饋控制信號，選擇控制模塊111接收到第一反饋控制信號后，控制選擇控制模塊111保持當前路輸入信號；當受到高能粒子轟擊后而產(chǎn)生錯誤信號時，由鑒頻鑒相器12的輸出信號生成第二反饋控制信號，選擇控制模塊111接收到第二反饋控制信號后，切換接入另一路分頻器112中信號作為輸入信號。

如圖1所示，本實施例中反饋單元13具體為異或門，異或門的兩個輸入端分別連接鑒頻鑒相器12的兩個輸出端，輸出端輸出經(jīng)過異或運算后結(jié)果得到反饋控制信號m(m1、m2)。當鎖相環(huán)處于正常鎖定狀態(tài)中，經(jīng)過反饋單元13后up⊕dn=0，即反饋控制信號m為0，選擇控制模塊111控制保持當前路輸入信號，當分頻器單元11或者鑒頻鑒相器12受到高能粒子轟擊后產(chǎn)生錯誤信號時使得經(jīng)過反饋單元13后輸出為up⊕dn=1，即反饋控制信號m為1，此時選擇控制模塊111控制切換接入另一路分頻器112中信號作為輸入信號，直至當前路信號恢復正常狀態(tài)。

如圖2所示，本實施例中分頻器112具體為由觸發(fā)器構(gòu)成的分頻環(huán)路電路，具體可采用常規(guī)的環(huán)路結(jié)構(gòu)分頻器；選擇控制模塊111通過一個輸入端連接在分頻環(huán)路電路中，另一個輸入端連接至另一路分頻環(huán)路電路中。環(huán)路結(jié)構(gòu)的分頻器具有狀態(tài)機特性，錯誤信號會隨著環(huán)路始終存在電路中，本實施例通過在分頻環(huán)路電路中設置選擇控制模塊111，由選擇控制模塊111控制接入當前信號或另一路分頻器112中信號，可以阻隔錯誤信號在環(huán)路中的傳輸，同時接入正確的信號，實現(xiàn)錯誤信號的自糾正。

本實施例中，兩個選擇控制模塊111分別連接在兩個分頻環(huán)路電路中相同位置處，選擇控制模塊111的兩個輸入端的連接位置分別為兩個分頻環(huán)路電路中的相對應位置，具體將第一個分頻器112的環(huán)路中指定位置處輸出信號d1提供給第二個分頻器112的選擇控制模塊111，第二個分頻器112的環(huán)路中與第一個分頻器112指定位置相對應位置處輸出信號d2提供給第一個分頻器112的選擇控制模塊111，以保證分頻器112切換輸入信號后保持正常分頻工作狀態(tài)。

如圖2所示，本實施例中選擇控制模塊111具體采用選擇器mux，分頻器112具體為由觸發(fā)器1#~4#構(gòu)成的分頻環(huán)路電路，選擇控制模塊111具體連接至分頻環(huán)路電路中觸發(fā)器2#與觸發(fā)器4#之間；輸入時鐘信號分別輸入到各個觸發(fā)器中，觸發(fā)器1#的輸出信號輸出至觸發(fā)器2#、以及通過反相器inv1輸入到觸發(fā)器3#，觸發(fā)器2#的輸出信號輸出至選擇器mux的一個輸入端，另一路分頻器112中同位置的輸出信號d（即另一路分頻器112中觸發(fā)器2#的輸出信號，d1/d2）輸入到選擇器mux的另一個輸入端，選擇器mux的控制端接入由控制信號up、dn生成的反饋控制信號m（m1/m2），選擇器mux的輸出信號輸出至觸發(fā)器4#以及與觸發(fā)器4#的輸出信號通過與非門nand1反饋到觸發(fā)器1#，信號sel4or5用于控制實現(xiàn)4/5分頻效果。當然在其他實施例中，選擇控制模塊111還可以根據(jù)實際需求連接在分頻環(huán)路電路的其他位置，如圖2中觸發(fā)器4#的輸出端等。

本實施例采用上述結(jié)構(gòu)，當鎖相環(huán)處于正常鎖定狀態(tài)中時，由于up⊕dn=0，兩路反饋控制信號m為0，則選擇控制模塊111控制保持選擇觸發(fā)器2#的輸出信號作為輸入信號，當某一路分頻器單元11或者鑒頻鑒相器12受到高能粒子轟擊后產(chǎn)生錯誤信號，使得該路輸出為up⊕dn=1，即反饋控制信號m為1，此時選擇控制模塊111控制切換接入另一路分頻器112中同位置信號d作為輸入信號，直至該路信號恢復正常狀態(tài)。

如圖3所述，本實施例中邏輯電路模塊2具體包括四條邏輯支路21，其中兩條邏輯支路21分別接收兩組控制信號中up控制信號所構(gòu)成的up控制信號組，生成兩路第一開關控制信號，另兩條邏輯支路21分別接收兩組控制信號中dn控制信號所構(gòu)成的dn控制信號組，生成兩路第二開關控制信號，分別由兩路第一開關控制信號、兩路第二開關控制信號共同控制電荷泵的控制開關。邏輯支路21具體包括依次連接的與運算單元以及非運算單元，每條邏輯支路21接收up控制信號組或dn控制信號組，依次經(jīng)過與門、非門后產(chǎn)生第一開關控制信號、第二開關控制信號。

如圖3所示，本實施例兩路鑒頻鑒相器12輸出的兩組控制信號具體分別為up1、up2、dn1、dn2，由up1、up2構(gòu)成up控制信號組，分別輸入至兩條邏輯支路21，依次經(jīng)過與門、非門后生成第一開關控制信號up_b以及c1_b；由dn1、dn2構(gòu)成dn控制信號組，分別輸入至另兩條邏輯支路21，依次經(jīng)過與門、非門后生成第二開關控制信號dn_b以及c2_b，將第一開關控制信號up_b/c1_b以及第二開關控制信號dn_b/c2_b分別輸出給電荷泵的四個控制開關管m1~m4，控制電荷泵的充放電。

本實施例中，電荷泵控制開關模塊3包括由相互連接的第一開關管m1、第二開關管m2構(gòu)成的第一開關管單元，以及由相互連接的第三開關管m3以及第四開關管m4連接的第二開關管單元，第一開關管m1、第三開關管m3分別接收生成的第一開關控制信號，第三開關管m3以及第四開關管m4分別接收生成的第二開關控制信號，第一開關管m1、第二開關管m2相互連接輸出控制信號i_out以控制電荷泵。具體參見圖4，第三開關管m3的柵極接入一路第一開關控制信號c1_b，其他兩極分別連接至第一開關管m1的兩端，第一開關管m1的柵極接入另一路第一開關控制信號up_b，第二開關管m2的柵極接入一路第二開關控制信號dn_b，第四開關管m4的柵極接入另一路第二開關控制信號c2_b，第四開關管m4的另兩端分別與第二開關管m2的兩端連接，第四開關管m4的一端接地。

當鎖相環(huán)為鎖定狀態(tài)時，可認為up=dn=0，若分頻器單元11或鑒頻鑒相器12在高能粒子轟擊下產(chǎn)生up=1或者dn=1的錯誤信號，即使由錯誤控制信號將要打開晶體管m1、m2，由于另一組up、dn開關控制信號會同時打開晶體管m3、m4而使得會關閉晶體管m1、m2，進而避免電荷泵cp錯誤充放電。

本實施例采用上述結(jié)構(gòu)，由四條邏輯支路21產(chǎn)生兩組up、dn開關控制信號，一組up、dn開關控制信號控制第一晶體管m1、第二晶體管m2的開關狀態(tài)，另一組up、dn開關控制信號控制第三晶體管m3、第四晶體管m4的開關狀態(tài)，兩組up、dn開關控制信號共同控制電荷泵的開關，使得當一組up、dn開關控制信號產(chǎn)生錯誤時，另一組up、dn開關控制信號能夠控制關斷開關管，避免由于輻照效應對電荷泵cp產(chǎn)生的錯誤充放電控制，有效提高了鎖相環(huán)電路的抗輻照能力，同時能夠消除set輻照效應對電路的影響。

上述只是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應落在本發(fā)明技術(shù)方案保護的范圍內(nèi)。