Oscilador de cristal CMOS Rad-Hard

Existe la necesidad de fuentes de reloj estabilizadas con cristal resistente a los rad con al menos 300 krad de inmunidad a la dosis ionizante total (TID). Una solución común ha sido proteger una pieza comercial lista para usar o encerrarla en una bóveda. Se necesitan fuentes de reloj Rad-hard para las placas electrónicas principales (MEB) y la electrónica de lectura que necesitan operar en entornos espaciales peligrosos. La teledetección y la telemetría requieren que los circuitos de lectura estén ubicados junto con los sensores, que pueden estar separados por una distancia arbitraria de la electrónica de procesamiento de datos.

Una señal de reloj generada localmente permite que la lectura genere sus propias señales de reloj y transmita los datos resultantes a un receptor remoto. Si estuviera disponible una señal portadora estabilizada por cristal, la lectura podría derivar una señal de reloj que es un submúltiplo integral de esa portadora y utilizar los datos generados a partir de la señal de reloj para modular la portadora. El oscilador de cristal CMOS resistente a la radiación por diseño (RHBD) se puede usar directamente o escalar en frecuencia para sincronizar un circuito de aplicación.

El oscilador de cristal RHBD CMOS es un oscilador Pierce basado en un comparador que utiliza un cristal piezoeléctrico para generar frecuencias precisas y estables. El esquema del oscilador difiere de los osciladores Pierce clásicos que se basan en al menos un inversor para lograr la ganancia requerida. En el oscilador de cristal RHBD CMOS, un comparador de alta velocidad proporciona la ganancia con el cristal y la resistencia de retroalimentación de linealización conectada entre la salida del comparador y la entrada inversora. La entrada no inversora del comparador se puede controlar desde una fuente de señal de CC, como un divisor de resistencia, una referencia de voltaje o un convertidor de digital a analógico (DAC), para un modo común variable en la señal de retroalimentación o un reloj de ciclo de trabajo variable señal. Tener la capacidad de ajustar el ciclo de trabajo de la señal del oscilador permite que el sistema compense los cambios inducidos por la radiación, como la compensación de entrada.

El comparador es un diseño de riel-riel CMOS monolítico con una celda de polarización proporcional a la temperatura absoluta (PTAT) fabricada con dispositivos de transistor de diseño cerrado (ELT) y anillos de protección dobles. Los ELT brindan alta inmunidad a las fugas inducidas por TID y los anillos de protección doble brindan inmunidad al bloqueo de evento único (SEL). Juntos, los ELT, los anillos de protección dobles y el ajuste del ciclo de trabajo aseguran un funcionamiento sólido del circuito incluso en presencia de iones pesados ​​y TID altos.

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