CN110768672B - 单芯片抗辐照全差分结构的轴角转换电路与方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种单芯片抗辐照全差分结构的轴角转换电路，属于轴角信号转换集成电路方法领域。该电路包括全差分结构的全差分固态控制变压器，全差分固态控制变压器依次与差分电路结构的R_2R DAC、差分误差放大器电路、差分相敏解调电路、差分积分器电路连接，再通过差分转单端结构与抗抖动电路、压控振荡电路和可逆计数器电路连接；可逆计数器电路则分别与全差分控制变压器、R_2R DAC、数据输出锁存器连接；抗抖动电路通过将压控振荡电路的输出电压信号按比例反馈到积分器电路。本发明还提供了一种转换方法。本发明转换电路采用了抗1LSB抖动电路结构，抗干扰能力强。通过将压控振荡电路的输出电压信号按比例反馈到积分器电路，实现1个LSB的迟滞，提高电路的稳定性。

Description

单芯片抗辐照全差分结构的轴角转换电路与方法

技术领域

本发明属于轴角信号转换集成电路方法领域，特别是一种单芯片抗辐照全差分结构的轴角转换电路与方法。涉及到全差分结构的轴角-数字转换电路架构及其抗辐照加固方法。

背景技术

单芯片轴角-数字转换集成电路是一种将模拟角度信号转换为数字信号的转换器，广泛地应用于火炮、船舶、航空航天等位置角度测量领域。

传统的单芯片轴角-数字转换集成电路内部采用单端结构，抗干扰能力差。同时传统的轴角-数字转换器电路采用体硅CMOS工艺，电路中的MOS管采用常规结构，其抗辐射能力差，无法满足宇航级领域的应用需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的问题，提出一种单芯片抗辐照全差分结构的轴角转换电路，提高了电路的抗干扰能力。

本发明所要解决的另一个技术问题是提出一种采用单芯片抗辐照全差分结构的轴角转换电路的转换方法。

本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现。本发明是一种单芯片抗辐照全差分结构的轴角转换电路，其特点是，该电路包括全差分结构的全差分固态控制变压器，全差分固态控制变压器依次与差分电路结构的R_2RDAC、差分误差放大器电路、差分相敏解调电路、差分积分器电路连接，再通过差分转单端结构与抗抖动电路、压控振荡电路和可逆计数器电路连接；可逆计数器电路则分别与全差分控制变压器、R_2R DAC、数据输出锁存器连接；

抗抖动电路通过将压控振荡电路的输出电压信号按比例反馈到积分器电路。

本发明所述的单芯片抗辐照全差分结构的轴角转换电路，其进一步优选的技术方案是：所述的可逆计数器电路具有预置数据功能，通过置入BIT1～BIT16的16位数据，输入的角度θ信号与可逆计数器中的数字角度进行比较，如果两个角度之间存在任何差异，则通过差分误差放大器输出模拟电压，实现机电控制变压器的功能，实现模拟电机输出功能及数字角度到模拟角度的转换。

本发明所述的单芯片抗辐照全差分结构的轴角转换电路，其进一步优选的技术方案是：该轴角转换电路采用SOI工艺，电路中的NMOS器件全部为抗辐照结构的矩形栅NMOS管，抗总剂量辐射达到100krad(Si)以上；电路中的运算放大器、比较器电路中的比例电路采用相同尺寸的矩形栅NMOS管，通过个数比实现NMOS管的宽长比；R_2R DAC电路开关采用PMOS器件。

本发明所述的单芯片抗辐照全差分结构的轴角转换电路，其进一步优选的技术方案是：在版图设计中采用隔离槽将PMOS管与NMOS管进行物理隔断；对不同衬底的NMOS管和不同阱电位的PMOS管均采用独立的隔离槽方式；对所有的NMOS管采用矩形栅设计，其内部NMOS管结构设计成矩形栅结构，NMOS管的栅极围成一个矩形环，栅极从矩形的一边引出，环的内部为漏区，环的外部为源区。

本发明所述的单芯片抗辐照全差分结构的轴角转换电路，其进一步优选的技术方案是：全差分结构由两个相同的运放大器、两个反馈电阻Rf及一个放大电阻Ra组成差分放大电路，放大关系为Au＝(1+2Rf/Ra)；

在固态控制变压器电路中，需要实现1/cos45°、1/cos22.5°、1/cos11.25°三角函数变换的放大电路；根据三角函数关系，选择相应的电阻值，设置单位电阻为R，通过将反馈电阻Rf设置为(7+1/4)R，共用的放大电阻Ra设置为35R，即通过整数比实现1/cos45°的三角函数放大关系，同时反馈电阻、放大电阻之间没有引入地线上的阻抗，提高了放大精度；其余的1/cos22.5°、1/cos11.25°、1/cos5.625°三角函数的放大电路采用相似的结构。

本发明所述的单芯片抗辐照全差分结构的轴角转换电路，其进一步优选的技术方案是：由两路完全相同的R_2R DAC实现全差分结构的R_2R DAC电路；全差分固态控制变压器的输出是两路差分信号，采用差分的R-2R DAC进行细分处理；

其中，一路R-2R DAC的输入端接全差分固态控制变压器输出的差分信号的两个正端、一路R-2R DAC的输入端接全差分固态控制变压器输出的差分信号的两个负端。

本发明所述的单芯片抗辐照全差分结构的轴角转换电路，其进一步优选的技术方案是：全差分相敏解调信号通过差分转单端电路，用于输入信号为单端信号的压控振荡器；差分转单端电路由运算放大器及4个电阻组成，电路的共模电位为2.25V；输入的差分信号，经过差分转单端电路后，输出变为单端信号。

本发明所述的单芯片抗辐照全差分结构的轴角转换电路，其进一步优选的技术方案是：压控振荡器采用复位式电路结构，由运算放大器与电阻和电容组成；

运算放大器的输出高于3.25V或低于1.25V时，输出高电平，通过单稳态电路输出时钟信号，控制复位开关闭合，使压控振荡器复位；

差分积分器的主电路是个可校正的普通积分器，与压控振荡器组成Ⅱ型闭环伺服回路；通过将压控振荡器的输出按比例反馈到积分器的输入端，设置积分器的的阈值区间，使之在1LSB范围内保留误差值，而使积分电路的输出为零，直至输入误差超过了1LSB对应值，才有1LSB的变化；实现1个LSB的迟滞。

本发明所述的单芯片抗辐照全差分结构的轴角转换电路，其进一步优选的技术方案是：通过可逆计数器电路组成Ⅱ型闭环系统，可逆计数器电路具有预置数据功能，当置数信号DATALOAD为低电平，同时ENABLE为高电平时，可逆计数器置入BIT1～BIT16的16位数据；输入的角度θ信号与可逆计数器中的数字角度φ进行比较；当两个角度之间存在差异，则通过差分误差放大器输出模拟电压，实现机电控制变压器的功能，即固态控制变压器功能。

本发明还提供了一种采用以上技术方案中任何一项所述的单芯片抗辐照全差分结构的轴角转换电路进行转换的方法，其特点是，其步骤如下：

(1)外部的旋转变压器产生一个轴角信号的模拟角θ，模拟角θ分为SINθ和COSθ两组差分信号，模拟角θ输入全差分固态控制变压器、R_2R DAC电路后与数字角φ合成一个差分误差信号sin(θ-φ)，通过相敏电路与参考信号进行解调；

(2)经过差分到单端转换、差分积分电路、压控振荡电路和可逆计数器电路产生数字角φ，数字角φ由二进制码BIT1～BIT16表示，其中BIT1代表180°权值，BIT2代表90°权值，…，BIT16代表0.0055°权值；

(3)最后数字角φ在全差分固态控制变压器、R_2R DAC电路中与模拟角θ比较组成的一个闭环回路，寻找sin(θ-φ)的零点；当这一过程完成时，数字控制电路的数字角φ等于信号输入轴角θ，最后输出数字角φ。

与现有技术相比，本发明转换电路及转换方法具有以下有益效果：

1、本发明转换电路采用了抗1LSB抖动电路结构，抗干扰能力强。

2、本发明通过将压控振荡电路的输出电压信号按比例反馈到积分器电路，实现1个LSB的迟滞，提高电路的稳定性。

3、本发明采用SOI工艺的矩形栅NMOS管结构，其内部NMOS管结构设计成矩形栅结构，NMOS管的栅极围成一个矩形环，栅极从矩形的一边引出，环的内部为漏区，环的外部为源区。源区、漏区可以互换，同时在电路的运算放大器、电流源中，通过使用多个NMOS管的并联模式实现宽长比设计。解决了转换器在辐射环境下可靠性问题。采用SOI工艺的矩形栅NMOS管结构，还可以防止转换器在辐射环境下，阈值变差引起电路失效的问题，抗总剂量辐射达到100krad(Si)以上。R_2R DAC电路开关采用PMOS器件，避免了通常采用NMOS器件占用面积大的问题。在固态控制变压器电路、R_2R DAC电路、误差放大电路、相敏解调电路采用全差分结构，消除了单端电路中地线上的寄生电阻，提高了转换精度。

4、本发明采用单位电阻的数量比方式，实现电路中三角函数变换，提高了电路的匹配精度。

5、本发明采用具有预置数据功能的可逆计数器电路，通过置入BIT1～BIT16的16位数据，将输入的角度θ信号与数字角度进行比较，当θ与/>之间存在差异，则通过差分误差放大器输出模拟电压，可实现模拟电机输出功能及数字角度到模拟角度的转换。提高了电路的功能。

附图说明：

图1为本发明转换原理图；

图2为全差分固态控制变压器的电路图；

图3为全差分三角函数变换电路图；

图4为差分R-2R DAC电路图；

图5为差分转单端电路图；

图6为压控振荡器电路图；

图7为差分积分器及抗1LSB抖动电路图；

图8为矩形栅NMOS管结构示意图。

具体实施方式

以下进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步理解本发明，而不构成对其权利的限制。

实施例1，一种单芯片抗辐照全差分结构的轴角转换电路：

参照图1～图8，该电路包括全差分电路结构的全差分固态控制变压器，全差分固态控制变压器依次与全差分电路结构的R_2R DAC电路、误差放大电路、相敏解调电路、积分器电路连接，再通过差分到单端转换，与压控振荡电路和计数电路连接。

抗辐照电路为电路中的NMOS器件全部为抗辐照结构发矩形栅NMOS管；电路中的运算放大器、比较器电路中的比例电路采用相同尺寸的矩形栅NMOS管，通过个数比实现NMOS管的宽长比；R_2R DAC电路开关采用PMOS器件。在固态控制变压器电路、R_2R DAC电路、误差放大电路、相敏解调电路采用全差分结构。

具体电路实现时，其内部NMOS管结构设计成矩形栅结构，并采用SOI工艺。参照图8，NMOS管的栅极围成一个矩形环，栅极从矩形的一边引出，环的内部为漏区，环的外部为源区。源区、漏区可以互换，同时在电路的运算放大器、电流源中，通过使用多个NMOS管的并联模式实现宽长比设计。

全差分结构由两个相同的运放大器、两个反馈电阻Rf及一个共用的放大电阻Ra组成差分放大电路，放大关系为Au＝(1+2Rf/Ra)。在固态控制变压器电路中，需要实现1/cos45°、1/cos22.5°、1/cos11.25°、1/cos5.625°等三角函数的放大倍数。设置单位电阻为R，通过将反馈电阻Rf设置为(7+1/4)R，共用的放大电阻Ra设置为35R，即通过整数比实现1/cos45°的三角函数放大关系，同时反馈电阻、放大电阻之间没有引入地线上的阻抗，提高了放大精度。1/cos22.5°、1/cos11.25°、1/cos5.625°等三角函数的放大电路采用相似的结构。

由两路完全相同的R_2R DAC实现全差分结构的R_2R DAC电路。全差分固态控制变压器的输出是两路差分信号，需要采用差分的R-2R DAC进行细分处理。其中，一路R-2R DAC的输入端接固态控制变压器输出的差分信号的两个正端、一路R-2R DAC的输入端接固态控制变压器输出的差分信号的两个负端。其中R-2R DAC1的V1、V2分别接全差分固态控制变压器输出的OUT2+、OUT1+，其中R-2R DAC2的V1、V2分别接全差分固态控制变压器输出的OUT2-、OUT1-。输出信号为Iout+和Iout-。

全差分的相敏解调信号通过差分转单端电路，用于输入信号为单端信号的压控振荡器。差分转单端电路由运算放大器及电阻组成，电路的共模电位为2.25V。输入的差分信号，经过差分转单端电路后，输出变为单端信号。如图5所示，由运算放大器及电阻R1、R2、R3、R4组成，电阻R1＝R3，R2＝R4，电阻R4的一端接共模电位2.25V。IN+、IN-是输入的差分信号，经过差分转单端电路后，输出变为单端信号，输出的电压OUT＝(IN+)-(IN-)。

参照图6，压控振荡器采用复位式电路结构，由运算放大器与电阻、电容组成。运算放大器的输出高于3.25V或低于1.25V时，输出高电平，通过单稳态电路输出时钟信号，控制复位开关闭合，使压控振荡器复位。图6中，由运算放大器A1、比较器B2和B3、电阻R1、电容C1、开关1及单稳态电路和门电路组成压控振荡器。运算放大器A1与电阻R1、电容C1组成积分电路。比较器B2的负端接3.25V，B3的正端接1.25V。因此，当运算放大器A1的输出高于3.25V或低于1.25V时，门电路输出高电平，单稳态电路输出脉冲信号CLK，信号CLK控制开关K1闭合，使运算放大器A1组成的积分电路复位。当运算放大器A1的输出VCO_OUT低于3.25V并高于1.25V时，门电路输出低电平，单稳态电路输出为低电平。比较器A4输出方向信号，实现可逆计数器的加/减控制。

差分积分器主电路是个可校正的普通积分器，与压控振荡器组成Ⅱ型闭环伺服回路。由于Ⅱ型闭环伺服回路易产生不稳定，即有一个LSB(最低有效位)的误差电压量值在零位上下变化。通过将压控振荡器的输出按比例反馈到积分器的输入端，设置积分器的的阈值区间，使之在1LSB范围内保留误差值，而使积分电路的输出为零，直至输入误差超过了1LSB对应值，才有1LSB的变化。实现1个LSB的迟滞，提高了电路的稳定。

预置计数器，通过可逆计数器电路组成Ⅱ型闭环系统，同时可逆计数器电路具有预置数据功能，当置数信号DATALOAD为低电平，同时ENABLE为高电平时，可逆计数器置入BIT1～BIT16的16位数据。输入的角度θ信号与可逆计数器中的数字角度φ进行比较。当两个角度之间存在差异，则通过差分误差放大器输出模拟电压，实现机电“控制变压器”的功能，即固态控制变压器功能。

外部的旋转变压器产生一个轴角信号的模拟角θ，模拟角θ分为SINθ和COSθ两组差分信号，模拟角θ输入差分结构的固态控制变压器、R_2R DAC电路后与数字角φ合成一个差分误差信号sin(θ-φ)，在经过相敏解调电路、差分到单端转换、内置参数积分电路、压控振荡电路和计数电路产生数字角φ，数字角φ由二进制码BIT1～BIT16表示，其中BIT1代表180°权值，BIT2代表90°权值，…，BIT16代表0.0055°权值，最后数字角φ在固态控制变压器、R_2R DAC电路中与模拟角θ比较组成的一个闭环回路，寻找sin(θ-φ)的零点；当这一过程完成时，数字控制电路的数字角φ等于信号输入轴角θ，最后输出数字角φ。

实施例2，单芯片抗辐照全差分结构的轴角转换电路：

电路原理如图1所示，主要由全差分固态控制变压器、R-2R DAC、误差放大器、相敏解调、差分转单端、差分积分器、抗抖动电路、压控振荡器、可逆计数器、数据输出锁存器及内部参考组成。

1全差分固态控制变压器

如图2所示，全差分固态控制变压器由模拟开关、电阻、运算放大器组成。输入信号为差分的sinθ+、sinθ-和cosθ+、cosθ-。利用三角函数变换并通过运算放大器进行比例因子补偿。通过开关G1～G10控制，将输入的角度θ从0°～360°角度量分至0°～5.625°，其中输出out1是sinθ，out2是sin(5.625°-θ)。

2、全差分三角函数变换电路

在图2所示全差分固态控制变压器中，其中的cos45°、cos22.5°、cos11.25°、cos5.625°等是指三角函数变换电路比例因子补偿放大电路。补偿放大电路如图3所示。其中IN+、IN-是输入的差分信号，OUT+、OUT-是输出的差分信号，Rf是反馈电阻，Ra是两个运放的公共放大电阻，电路的放大倍数为Au＝(1+2Rf/Ra)。根据三角函数关系，选择相应的电阻值，例如，1/cos45°＝1.4142，所以cos45°补偿放大电路的电阻为：Rf＝(7+1/4)R，Ra＝35R，其中R为单位电阻，可选择阻值为2kΩ～5kΩ。

3、差分R-2R DAC电路

差分R-2R DAC如图4所示。在图2中，最终的输出是两路差分信号out1+、out1-和out1+、out1-，需要采用差分的R-2R DAC进行细分处理。其中R-2R DAC1的V1、V2分别接全差分固态控制变压器输出的OUT2+、OUT1+，其中R-2RDAC2的V1、V2分别接全差分固态控制变压器输出的OUT2-、OUT1-。输出信号为Iout+和Iout-。

4、差分转单端电路

差分转单端电路如图5所示，由运算放大器及电阻R1、R2、R3、R4组成，电阻R1＝R3，R2＝R4，电阻R4的一端接共模电位2.25V。IN+、IN-是输入的差分信号，经过差分转单端电路后，输出变为单端信号，输出的电压为OUT＝(IN+)-(IN-)。

5、压控振荡器电路

压控振荡器采用复位式电路结构，如图6所示，由运算放大器A1、比较器B2和B3、电阻R1、电容C1、开关1及单稳态电路和门电路组成。运算放大器A1与电阻R1、电容C1组成积分电路。比较器B2的负端接3.25V，B3的正端接1.25V。因此，当运算放大器A1的输出高于3.25V或低于1.25V时，门电路输出高电平，单稳态电路输出脉冲信号CLK，信号CLK控制开关K1闭合，使运算放大器A1组成的积分电路复位。当运算放大器A1的输出VCO_OUT低于3.25V并高于1.25V时，门电路输出低电平，单稳态电路输出为低电平。比较器A4输出方向信号，实现可逆计数器的加/减控制。

6、积分器及抗1LSB抖动电路

积分器主电路是个可校正的普通积分器。由于二阶无差度伺服回路易产生静不稳定，即有一个LSB(最低有效位)的量值在零位上下变化误差电压的符号。通过将压控振荡器的输出按比例反馈到积分器的输入端，设置积分器的的阈值区间，使之在1LSB范围内保留误差值，而使积分器输出为零，直至输入误差超过了1LSB对应值，才有1LSB的变化。

电路图如图7所示。运算放大器A2、A3与电阻R1～R5组成抗1LSB抖动电路。输入信号为图6中的压控振荡器输出VCO_OUT，通过电阻R5，产生抗1LSB的电流信号。运算放大器A3与电阻R6、R7、C1、C2组成积分电路，其中电阻R7与电容C1组成带宽选择电路。

7、可置数计数器的控制变压器结构

在图1所示的电路图中，可逆计数器具有可置数功能，当DATALOAD为低电平，同时ENABLE为高电平时，可逆计数器置入BIT1～BIT16的16位数据。输入的角度θ信号与可逆计数器中的数字角度进行比较。如果两个角度之间存在任何差异，则通过差分误差放大器输出模拟电压，实现机电“控制变压器”的功能，因此也称固态控制变压器功能。

8、抗辐照矩形栅NMOS管结构

在辐照情况下，MOS管的场氧化层中产生的正电荷会使栅的有源区与场区边缘的阈值电压Vt降低。当阈值电压Vt降低到一定程度时，会产生MOS管漏极到源极的漏电通路。随着辐射剂量的增大，场区的Vt进一步降低，从而产生场区漏电。针对这个漏电机制，对所有的NMOS管采用矩形栅设计，如图8所示。其内部NMOS管结构设计成矩形栅结构，其特点是，NMOS管的栅极围成一个矩形环，栅极从矩形的一边引出，环的内部为漏区，环的外部为源区。源区、漏区可以互换，同时在电路的运算放大器、电流源中，通过使用多个NMOS管的并联模式实现宽长比设计。

由于PMOS管不存在边缘寄生晶体管的问题，因此无需采用矩形栅结构。为了阻断在MOS管的场区下方产生的漏电通道，在不同电位的N+扩散区之间添加接地的P+保护环来隔离。根据SOI工艺的特点，在版图设计中采用隔离槽将PMOS管与NMOS管进行物理隔断，同时采用绝缘的SiO2构成隔离槽，对不同衬底的NMOS管和不同阱电位的PMOS管均采用独立的隔离方式。

Claims (6)

1.一种单芯片抗辐照全差分结构的轴角转换电路，其特征在于：该电路包括全差分结构的全差分固态控制变压器，全差分固态控制变压器依次与差分电路结构的R_2R DAC、差分误差放大器电路、差分相敏解调电路、差分积分器电路连接，再通过差分转单端结构与抗抖动电路、压控振荡电路和可逆计数器电路连接；可逆计数器电路则分别与全差分固态控制变压器、R_2R DAC、数据输出锁存器连接；

抗抖动电路通过将压控振荡电路的输出电压信号按比例反馈到积分器电路；全差分结构由两个相同的运放大器、两个反馈电阻Rf及一个放大电阻Ra组成差分放大电路，放大关系为Au＝(1+2Rf/Ra)；

在固态控制变压器电路中，需要实现1/cos45°、1/cos22.5°、1/cos11.25°三角函数变换的放大电路；根据三角函数关系，选择相应的电阻值，设置单位电阻为R，通过将反馈电阻Rf设置为(7+1/4)R，共用的放大电阻Ra设置为35R，即通过整数比实现1/cos45°的三角函数放大关系，同时反馈电阻、放大电阻之间没有引入地线上的阻抗，提高了放大精度；其余的1/cos22.5°、1/cos11.25°、1/cos5.625°三角函数的放大电路采用相似的结构；

由两路完全相同的R_2R DAC实现全差分结构的R_2R DAC电路；全差分固态控制变压器的输出是两路差分信号，采用差分的R-2R DAC进行细分处理；

其中，一路R-2R DAC的输入端接全差分固态控制变压器输出的差分信号的两个正端、一路R-2R DAC的输入端接全差分固态控制变压器输出的差分信号的两个负端；

全差分相敏解调信号通过差分转单端电路，用于输入信号为单端信号的压控振荡器；差分转单端电路由运算放大器及4个电阻组成，电路的共模电位为2.25V；输入的差分信号，经过差分转单端电路后，输出变为单端信号；

压控振荡器采用复位式电路结构，由运算放大器与电阻和电容组成；

运算放大器的输出高于3.25V或低于1.25V时，输出高电平，通过单稳态电路输出时钟信号，控制复位开关闭合，使压控振荡器复位；

差分积分器的主电路是个可校正的普通积分器，与压控振荡器组成Ⅱ型闭环伺服回路；通过将压控振荡器的输出按比例反馈到积分器的输入端，设置积分器的的阈值区间，使之在1LSB范围内保留误差值，而使积分电路的输出为零，直至输入误差超过了1LSB对应值，才有1LSB的变化；实现1个LSB的迟滞。

2.根据权利要求1所述的单芯片抗辐照全差分结构的轴角转换电路，其特征在于：所述的可逆计数器电路具有预置数据功能，通过置入BIT1～BIT16的16位数据，输入的角度θ信号与可逆计数器中的数字角度进行比较，如果两个角度之间存在任何差异，则通过差分误差放大器输出模拟电压，实现机电控制变压器的功能，实现模拟电机输出功能及数字角度到模拟角度的转换。

3.根据权利要求1所述的单芯片抗辐照全差分结构的轴角转换电路，其特征在于：该轴角转换电路采用SOI工艺，电路中的NMOS器件全部为抗辐照结构的矩形栅NMOS管；电路中的运算放大器、比较器电路中的比例电路采用相同尺寸的矩形栅NMOS管，通过个数比实现NMOS管的宽长比；R_2R DAC电路开关采用PMOS器件。

4.根据权利要求3所述的单芯片抗辐照全差分结构的轴角转换电路，其特征在于：在版图设计中采用隔离槽将PMOS管与NMOS管进行物理隔断；对不同衬底的NMOS管和不同阱电位的PMOS管均采用独立的隔离槽方式；对所有的NMOS管采用矩形栅设计，其内部NMOS管结构设计成矩形栅结构，NMOS管的栅极围成一个矩形环，栅极从矩形的一边引出，环的内部为漏区，环的外部为源区。

5.根据权利要求1所述的单芯片抗辐照全差分结构的轴角转换电路，其特征在于：通过可逆计数器电路组成Ⅱ型闭环系统，可逆计数器电路具有预置数据功能，当置数信号DATALOAD为低电平，同时ENABLE为高电平时，可逆计数器置入BIT1～BIT16的16位数据；输入的角度θ信号与可逆计数器中的数字角度φ进行比较；当两个角度之间存在差异，则通过差分误差放大器输出模拟电压，实现机电控制变压器的功能，即固态控制变压器功能。

6.一种采用权利要求1－5中任何一项所述的单芯片抗辐照全差分结构的轴角转换电路进行转换的方法，其特征在于，其步骤如下：

(1)外部的旋转变压器产生一个轴角信号的模拟角θ，模拟角θ分为SINθ和COSθ两组差分信号，模拟角θ输入全差分固态控制变压器、R_2R DAC

电路后与数字角φ合成一个差分误差信号sin(θ-φ)，通过相敏电路与参考信号进行解调；

(2)经过差分到单端转换、差分积分电路、压控振荡电路和可逆计数器电路产生数字角φ，数字角φ由二进制码BIT1～BIT16表示，其中BIT1代表180°权值，BIT2代表90°权值，…，BIT16代表0.0055°权值；

(3)最后数字角φ在全差分固态控制变压器、R_2R DAC电路中与模拟角θ比较组成的一个闭环回路，寻找sin(θ-φ)的零点；当这一过程完成时，数字控制电路的数字角φ等于信号输入轴角θ，最后输出数字角φ。