RU2763038C1 - Управляемый напряжением блок кольцевых генераторов на комплементарных метал-окисел-полупроводник (кмоп) транзисторах - Google Patents

Управляемый напряжением блок кольцевых генераторов на комплементарных метал-окисел-полупроводник (кмоп) транзисторах Download PDF

Info

Publication number
RU2763038C1
RU2763038C1 RU2021125543A RU2021125543A RU2763038C1 RU 2763038 C1 RU2763038 C1 RU 2763038C1 RU 2021125543 A RU2021125543 A RU 2021125543A RU 2021125543 A RU2021125543 A RU 2021125543A RU 2763038 C1 RU2763038 C1 RU 2763038C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
generators
cmos
transistors
semiconductor
oxide
Prior art date
Application number
RU2021125543A
Other languages
English (en)
Inventor
Валерий Дмитриевич Байков
Юрий Михайлович Герасимов
Ярослав Ярославович Петричкович
Николай Юрьевич Раннев
Original Assignee
Акционерное общество Научно-производственный центр «Электронные вычислительно-информационные системы» (АО НПЦ «ЭЛВИС»)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество Научно-производственный центр «Электронные вычислительно-информационные системы» (АО НПЦ «ЭЛВИС») filed Critical Акционерное общество Научно-производственный центр «Электронные вычислительно-информационные системы» (АО НПЦ «ЭЛВИС»)
Priority to RU2021125543A priority Critical patent/RU2763038C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2763038C1 publication Critical patent/RU2763038C1/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/021—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of more than one type of element or means, e.g. BIMOS, composite devices such as IGBT

Abstract

Изобретение относится к области микроэлектроники. Техническим результатом изобретения является создание управляемого напряжением блока кольцевых генераторов на комплементарных метал-окисел-полупроводник (КМОП) транзисторах с повышенной радиационной стойкостью при воздействии отдельных ядерных частиц (ОЯЧ) и повышенная сбоеустойчивость при воздействии электрических помех в шинах питания за счет наличия по меньшей мере трех одиночных генераторов, входы управления и выходы которых объединены и являются соответственно общим входом управления и выходом блока кольцевых генераторов. 4 ил.

Description

Изобретение относится к области микроэлектроники, к управляемым напряжением блокам кольцевых генераторов на комплементарных метал-окисел-полупроводник (КМОП) транзисторах, и может быть использовано при проектировании сверхбольших интегральных схем (СБИС) по нанометровым (менее 100 нм) технологиям объемного кремния, предназначенных для автомобильной промышленности, авионики, аэрокосмических и других применений.
Известны генераторы, управляемые напряжением, использующие инвертирующие каскады, управляемые напряжением [1-2].
Наиболее близким к заявленному изобретению является одиночный управляемый напряжением кольцевой генератор на комплементарных метал-окисел-полупроводник (КМОП) транзисторах [1], содержащий нечетное число n инвертирующих каскадов, управляемых напряжением, причем выход последнего каскада генератора соединен со входом первого каскада (Фиг.1). Инвертирующие каскады управляются внешним напряжением Ureg либо непосредственно по шине питания (Фиг. 2, а, б), либо с использованием элементов «токового зеркала» (СМ1 - current mirror), первый каскад (первичный источник тока) которого входит в состав инвертирующего элемента, либо является общим для всех элементов генератора (Фиг. 2, в). Данный генератор выбран в качестве прототипа заявленного изобретения.
Недостатком прототипа генератора является пониженная радиационная стойкость при воздействии отдельных ядерных частиц (ОЯЧ) и пониженная сбоеустойчивость при воздействии электрических помех в шинах питания.
Техническим результатом изобретения является создание управляемого напряжением блока кольцевых генераторов на комплементарных метал-окисел-полупроводник (КМОП) транзисторах с повышенной радиационной стойкостью при воздействии отдельных ядерных частиц (ОЯЧ) и повышенная сбоеустойчивость при воздействии электрических помех в шинах питания, за счет наличия по меньшей мере трех одиночных генераторов, входы управления и выходы которых объединены и являются соответственно общим входом управления и выходом блока кольцевых генераторов.
Поставленный технический результат достигнут путем создания управляемого напряжением блока кольцевых генераторов на комплементарных метал-окисел-полупроводник (КМОП) транзисторах, содержащего по меньшей мере три одиночных генератора, причем входы управляющего напряжения одиночных генераторов объединены и являются общим входом управления блока кольцевых генераторов, выходы одиночных генераторов объединены и являются общим выходом блока кольцевых генераторов, а выводы шин питания одиночных генераторов являются раздельными.
Для лучшего понимания заявленного изобретения далее приводится его подробное описание с соответствующими графическими материалами.
Фиг. 1. Блок-схема управляемого напряжением кольцевого генератора (VCO - voltage-controled oscillator) на комплементарных метал-окисел-полупроводник (КМОП) транзисторах, выполненная согласно прототипу.
Фиг. 2. Принципиальная электрическая схема инвертирующих элементов управляемого напряжением кольцевого генератора на комплементарных метал-окисел-полупроводник (КМОП) транзисторах, выполненная согласно прототипу: а), б) - элементы с управлением (Ureg) по шине питания, в) - парафазный элемент с использованием схемы «токового зеркала» СМ2, СМ1 - первичный источник тока.
Фиг. 3. Блок-схема управляемого напряжением блока кольцевых генераторов на комплементарных метал-окисел-полупроводник (КМОП) транзисторах, выполненная согласно изобретению.
Фиг. 4. Диаграммы формы сигнала в узлах управляемого напряжением блока кольцевых генераторов на комплементарных метал-окисел-полупроводник (КМОП) транзисторах, при наличии сбоев в одном из элементов при воздействии отдельных ядерных частиц (ОЯЧ), выполненные согласно изобретению.
Рассмотрим более подробно вариант выполнения заявленного управляемого напряжением блока кольцевых генераторов на комплементарных метал-окисел-полупроводник (КМОП) транзисторах (Фиг. 3 - 4). Управляемый напряжением блок кольцевых генераторов содержит более трех (m ≥ 3) одиночных генераторов, входы управления и выходы которых объединены и являются соответственно общим входом управления и выходом предлагаемого генератора. Напряжения питания каждого из генераторов в блоке могут быть раздельные (Фиг. 3). Оптимальным числом параллельно соединенных генераторов в блоке является четыре - пять. Для низкочастотных схем достаточно трех генераторов, для сверхбыстродействующих - до шести. Для предотвращения множественных сбоев число параллельно соединенных генераторов необходимо увеличивать. Поскольку генераторы занимают незначительную площадь на кристалле, увеличение площади блока генераторов по сравнению с одиночным генератором практически не увеличивает площадь СФ-блоков на кристалле, в которых они используются.
Для проверки эффективности заявленного изобретения проведено электрическое моделирование блока из четырех генераторов и блока из трех генераторов, построенных с использованием выходного мажоритарного элемента. Результаты моделирования приведены на Фиг. 4, где 1 - импульсы тока в узлах одиночных генераторов при воздействии отдельных ядерных частиц (ОЯЧ), 2, 3 - последовательные сбои в соответствующих узлах генераторов в блоке, 4 - сигнал на выходе мажорируемого блока из трех генераторов, 5 - сигнал на выходе блока из четырех генераторов.
Как следует из приведенных диаграмм, заявленный блок кольцевых генераторов удовлетворяет заявленным требованиям и корректирует сбои в отдельных генераторах при воздействии ОЯЧ. Заявленный блок кольцевых генераторов эффективнее блока использующего мажорирование сигналов отдельных генераторов.
Хотя описанный выше вариант выполнения заявленного изобретения был изложен с целью иллюстрации заявленного изобретения, специалистам ясно, что возможны разные модификации, добавления и замены, не выходящие из объема и смысла заявленного изобретения, раскрытого в прилагаемой формуле изобретения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Loveless T.D., Massengill L.W., Bhuva B.L., Holman W.T., Reed R.A., McMorrow D., Melinger J.S., Jenkins P. A Single-Event-Hardened Phase-Locked Loop Fabricated in 130 nm CMOS // IEEE Trans. Nucl. Sci., vol. 54. No. 6. Dec. 2007, pp. 2012-2020.
2. Заявка на патент US 2018/0246161 A1.

Claims (1)

  1. Управляемый напряжением блок кольцевых генераторов на комплементарных метал-окисел-полупроводник (КМОП) транзисторах, содержащий по меньшей мере три одиночных генератора, причем входы управляющего напряжения одиночных генераторов объединены и являются общим входом управления блока кольцевых генераторов, выходы одиночных генераторов объединены и являются общим выходом блока кольцевых генераторов, а выводы шин питания одиночных генераторов являются раздельными.
RU2021125543A 2021-08-30 2021-08-30 Управляемый напряжением блок кольцевых генераторов на комплементарных метал-окисел-полупроводник (кмоп) транзисторах RU2763038C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021125543A RU2763038C1 (ru) 2021-08-30 2021-08-30 Управляемый напряжением блок кольцевых генераторов на комплементарных метал-окисел-полупроводник (кмоп) транзисторах

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021125543A RU2763038C1 (ru) 2021-08-30 2021-08-30 Управляемый напряжением блок кольцевых генераторов на комплементарных метал-окисел-полупроводник (кмоп) транзисторах

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2763038C1 true RU2763038C1 (ru) 2021-12-27

Family

ID=80039068

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021125543A RU2763038C1 (ru) 2021-08-30 2021-08-30 Управляемый напряжением блок кольцевых генераторов на комплементарных метал-окисел-полупроводник (кмоп) транзисторах

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2763038C1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2108654C1 (ru) * 1995-03-28 1998-04-10 Сименс АГ Полупроводниковый интегральный кольцевой генератор
US7859354B1 (en) * 2007-12-19 2010-12-28 Altera Corporation Ring oscillators
RU2455755C1 (ru) * 2011-03-01 2012-07-10 Открытое акционерное общество "Конструкторско-технологический центр "ЭЛЕКТРОНИКА" Кольцевой кмоп генератор, управляемый напряжением
RU2545325C1 (ru) * 2013-11-15 2015-03-27 Общество с ограниченной ответственностью "СИТРОНИКС-микродизайн" (ООО "СИТРОНИКС-МД") Кмоп кни интегральная микросхема с повышенной радиационной стойкостью

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2108654C1 (ru) * 1995-03-28 1998-04-10 Сименс АГ Полупроводниковый интегральный кольцевой генератор
US7859354B1 (en) * 2007-12-19 2010-12-28 Altera Corporation Ring oscillators
RU2455755C1 (ru) * 2011-03-01 2012-07-10 Открытое акционерное общество "Конструкторско-технологический центр "ЭЛЕКТРОНИКА" Кольцевой кмоп генератор, управляемый напряжением
RU2545325C1 (ru) * 2013-11-15 2015-03-27 Общество с ограниченной ответственностью "СИТРОНИКС-микродизайн" (ООО "СИТРОНИКС-МД") Кмоп кни интегральная микросхема с повышенной радиационной стойкостью

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4967107A (en) Programmable logic expander
Umashankar et al. A new 7-level symmetric multilevel inverter with minimum number of switches
JP2002353808A (ja) クロック制御回路
TW201136165A (en) Temperature-stable oscillator circuit having frequency-to-current feedback
JP3498069B2 (ja) クロック制御回路および方法
EP1199802B1 (en) General-purpose logic module and cell using the same
JP5277694B2 (ja) 半導体集積回路
RU2763038C1 (ru) Управляемый напряжением блок кольцевых генераторов на комплементарных метал-окисел-полупроводник (кмоп) транзисторах
EP0238874B1 (en) Double clock frequency timing signal generator
US5365204A (en) CMOS voltage controlled ring oscillator
US3848200A (en) Assembly comprising a quartz oscillator delivering two-phase periodic signals and a divider for the frequency of said signals
CN113054950A (zh) 一种张弛振荡器和存储芯片
US6946917B2 (en) Generating an oscillating signal according to a control current
US8466729B2 (en) Delay cell and digitally controlled oscillator
US6903579B2 (en) Pipelined low-voltage current-mode logic with a switching stack height of one
JPH10308662A (ja) Ｃｍｏｓ論理回路およびその駆動方法
US4601049A (en) Integrable semiconductor circuit for a frequency divider
Common et al. Some properties of Chisholm approximants
US4974916A (en) Integratable circuit arrangement for delaying pulse-shaped signals
US9705484B2 (en) Delay cell in a standard cell library
US10756710B2 (en) Integrated ring oscillator clock generator
KR101342093B1 (ko) 지연 회로
RU194704U1 (ru) Тестовый блок кольцевых генераторов на комплементарных металл-окисел-полупроводник транзисторах
RU2725333C1 (ru) Тестовый блок кольцевых генераторов на комплементарных метал-окисел-полупроводник транзисторах
EP2779460A2 (en) Fine timing adjustment method