CN103607202A

CN103607202A - 基于dice结构锁存器的具有抗辐照能力的模拟比较器

Info

Publication number: CN103607202A
Application number: CN201310478728.0A
Authority: CN
Inventors: 杨玉红; 胡燕翔; 徐江涛
Original assignee: TIANJIN JINGQI MICRO-ELECTRONIC Co Ltd
Current assignee: TIANJIN JINGQI MICRO-ELECTRONIC Co Ltd
Priority date: 2013-10-14
Filing date: 2013-10-14
Publication date: 2014-02-26

Abstract

本发明涉及集成电路领域，为对通用动态锁存型比较器进行抗辐射加固，使比较器在存储阶段具有单离子辐照的能力，为此，本发明采用的技术方案是，基于DICE结构锁存器的具有抗辐照能力的模拟比较器，由12个PMOS晶体管和11个NMOS晶体管组成；其中前8个NMOS和前8个POMS晶体管组成DICE结构锁存单元，P型晶体管PM1、PM2、PM3、PM4的源极分别接电源VDD，P型晶体管PM5、PM6、PM7、PM8的源极分别接P型晶体管PM1、PM2、PM3、PM4的漏极。本发明主要应用于模拟比较器等集成电路的设计制造。

Description

基于DICE结构锁存器的具有抗辐照能力的模拟比较器

技术领域

本发明涉及集成电路领域，尤其涉及抗辐射的集成电路。随着航天事业和核能技术的发展，无论是地球气象卫星、月球卫星和未来的火星探索和国防建设都离不开具有抗辐射性能的集成电路。具体讲，涉及基于DICE结构锁存器的具有抗辐照能力的模拟比较器。

技术背景

无论是航天，国防建设都离不开具有抗辐射性能的集成电路。影响集成电路工作的辐射环境包括空间辐射环境、大气辐射环境等、核辐射等。对于数字电路来说，抗辐射加固设计比较容易一些；而对于模拟电路和模数混合电路来说，基于设计角度对电路的加固，相对比较难。模数转化器是把模拟信号转换成数字信号的重要器件，而比较器本身就是一个简单的模数转换器，同时也是算法ADC，单斜ADC和Flash ADC的重要组成部分。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明旨在对通用动态锁存型比较器进行抗辐射加固，使比较器在存储阶段具有单离子辐照的能力，为达到上述目的，本发明采用的技术方案是，基于DICE结构锁存器的具有抗辐照能力的模拟比较器，由12个PMOS晶体管和11个NMOS晶体管组成；其中前8个NMOS和前8个POMS晶体管组成DICE结构锁存单元，P型晶体管PM1、PM2、PM3、PM4的源极分别接电源VDD，P型晶体管PM5、PM6、PM7、PM8的源极分别接P型晶体管PM1、PM2、PM3、PM4的漏极；N型晶体管NM1、NM2、NM3、NM4的源极分别接P型晶体管PM5、PM6、PM7、PM8的漏极，N型晶体管NM5、NM6、NM7、NM8的源极分别接N型晶体管NM1、NM2、NM3、NM4晶体管的漏极，其中P型晶体管PM5、PM6、PM7、PM8的漏极分别命名为节点1、节点2、节点3、节点4；N型晶体管NM5的漏极和N型晶体管NM7的漏极接在一起形成节点5；N型晶体管NM6的漏极和N型晶体管NM8的漏极接在一起形成节点6，P型晶体管PM1和N型晶体管NM5的栅极接在节点4；P型晶体管PM5的栅极和N型晶体管NM1的栅极接在节点2，P型晶体管PM2的栅极和N型晶体管NM6的栅极接在节点1；P型晶体管PM6的栅极和N型晶体管NM2的栅极接在节点3，P型晶体管PM3的栅极和N型晶体管NM7的栅极接在节点2；P型晶体管PM7的栅极和N型晶体管NM3的栅极接在节点4，P型晶体管PM4的栅极和N型晶体管NM8的栅极接在节点3；P型晶体管PM8的栅极和N型晶体管NM4的栅极接在节点1；

P型晶体管PM9、PM10、PM11、PM12的源极接电源VDD；P型晶体管PM9、PM10、PM11、PM12的栅极接控制信号Vb；P型晶体管PM9、PM10、PM11、PM12的漏极分别接节点1、节点2、节点3、节点4；N型晶体管N9的漏极、N型晶体管N10的漏极和N型晶体管N11的源极接在一起；N型晶体管N9的源极接节点5；N型晶体管N10的源极接接电6；N型晶体管N11的源极接地；N型晶体管N9的栅极接模拟输入信号1；N型晶体管N10的栅极接模拟输入信号2；N型晶体管N11的栅极接控制信号Vb；节点4是比较器的输出端。

模拟输入1和模拟输入2的电压一直大于N型晶体管NM9和N型晶体管NM10的阈值电压接控制信号Vb。

本发明具备下列技术效果：

本发明采用模拟比较器，可以有效地消除单离子辐照对电路的影响。

附图说明

图1抗辐照模拟比较器的电路原理图。

具体实施方式

对比较器进行抗辐照加固，主要把通用比较器中的锁存单元替换成具有抗辐照能力的DICE结构锁存单元。如图一所示，是抗辐照比较器的电路示意图，它由12个PMOS晶体管和11个NMOS晶体管组成。DICE结构锁存单元由8个NMOS和8个POMS晶体管组成。P型晶体管PM1、PM2、PM3、PM4的源极分别接电源VDD，P晶体管PM5、PM6、PM7、PM8的源极分别接PM1、PM2、PM3、PM4的漏极。N型晶体管NM1、NM2、NM3、NM4的源极分别接PM5、PM6、PM7、PM8的漏极。N型晶体管NM5、NM6、NM7、NM8的源极分别接NM1、NM2、NM3、NM4晶体管的漏极。其中PM5、PM6、PM7、PM8的漏极分别命名为节点1、节点2、节点3、节点4；NM5晶体的漏极和NM7晶体管的漏极接在一起形成节点5；NM6晶体的漏极和NM8晶体管的漏极接在一起形成节点6。PM1和NM5的栅极接在节点4；PM5的栅极和NM1的栅极接在节点2。PM2的栅极和NM6的栅极接在节点1；PM6的栅极和NM2的栅极接在节点3。PM3的栅极和NM7的栅极接在节点2；PM7的栅极和NM3的栅极接在节点4。PM4的栅极和NM8的栅极接在节点3；PM8的栅极和NM4的栅极接在节点1。

P型晶体管PM9、PM10、PM11、PM12的源极接电源VDD；PM9、PM10、PM11、PM12的栅极接控制信号Vb；PM9、PM10、PM11、PM12的漏极分别接节点1、节点2、节点3、节点4。N型晶体管N9的漏极、N型晶体管N10的漏极和N型晶体管N11的源极接在一起。N9的源极接节点5；N10的源极接接电6。N11的源极接地。N9的栅极接模拟输入信号1；N10的栅极接模拟输入信号2；N11的栅极接控制信号Vb；节点4是比较器的输出端。

当Vb信号为高电平时，PM9、PM10、PM11、PM12晶体管导通，NM11晶体管的关断，节点1、节点2、节点3、节点4为高电平，比较器处于复位阶段，输出为高电平。当Vb从高电平跳到低电平，比较器对模拟信号1和2进行比较，当模拟信号1的电压值大于模拟信号2的电压值，经过足够的时间之后，输出端为低电平；当模拟信号1的电压值小于模拟信号2的电压值，经过足够的时间之后，输出端为高电平。比较完成之后输出信号D被锁存，在控制信号Vb变为高电平之前，输出信号D不会发生变化。

为了使比较器具有更大的分辨能力，需要NM9晶体管和NM10晶体管具有较大的宽长比，对不同的工艺和电路性能要求，该宽长比也随之变化。为了使比较器中的锁存单元具有抗辐照能力，在Vb为低电平期间，NM9和NM10必须处于导通阶段，因此需要模拟输入1和模拟输入2的电压一直大于NM9和NM10的阈值电压。

Claims

1.一种基于DICE结构锁存器的具有抗辐照能力的模拟比较器，其特征是，由12个PMOS晶体管和11个NMOS晶体管组成；其中前8个NMOS和前8个POMS晶体管组成DICE结构锁存单元，P型晶体管PM1、PM2、PM3、PM4的源极分别接电源VDD，P型晶体管PM5、PM6、PM7、PM8的源极分别接P型晶体管PM1、PM2、PM3、PM4的漏极；N型晶体管NM1、NM2、NM3、NM4的源极分别接P型晶体管PM5、PM6、PM7、PM8的漏极，N型晶体管NM5、NM6、NM7、NM8的源极分别接N型晶体管NM1、NM2、NM3、NM4晶体管的漏极，其中P型晶体管PM5、PM6、PM7、PM8的漏极分别命名为节点1、节点2、节点3、节点4；N型晶体管NM5的漏极和N型晶体管NM7的漏极接在一起形成节点5；N型晶体管NM6的漏极和N型晶体管NM8的漏极接在一起形成节点6，P型晶体管PM1和N型晶体管NM5的栅极接在节点4；P型晶体管PM5的栅极和N型晶体管NM1的栅极接在节点2，P型晶体管PM2的栅极和N型晶体管NM6的栅极接在节点1；P型晶体管PM6的栅极和N型晶体管NM2的栅极接在节点3，P型晶体管PM3的栅极和N型晶体管NM7的栅极接在节点2；P型晶体管PM7的栅极和N型晶体管NM3的栅极接在节点4，P型晶体管PM4的栅极和N型晶体管NM8的栅极接在节点3；P型晶体管PM8的栅极和N型晶体管NM4的栅极接在节点1；

2.如权利要求1所述的基于DICE结构锁存器的具有抗辐照能力的模拟比较器，其特征是，模拟输入1和模拟输入2的电压一直大于N型晶体管NM9和N型晶体管NM10的阈值电压接控制信号Vb。