Oscilador de cristal CMOS Rad-Hard

Há uma necessidade de fontes de relógio estabilizadas por cristal duro rad com pelo menos 300 krad de imunidade a dose ionizante total (TID). Uma solução comum tem sido proteger uma peça comercial pronta para uso ou colocá-la em um cofre. Fontes de clock rígido de Rad são necessárias para placas eletrônicas principais (MEBs) e eletrônicos de leitura que precisam operar em ambientes de espaço perigoso. O sensoriamento remoto e a telemetria exigem que os circuitos de leitura sejam co-localizados com os sensores, que podem ser separados por uma distância arbitrária da eletrônica de processamento de dados.

Um sinal de relógio gerado localmente permite que a leitura gere seus próprios sinais de relógio e transmita os dados resultantes para um receptor remoto. Se um sinal de portadora estabilizada por cristal estivesse disponível, a leitura poderia derivar um sinal de relógio que é um submúltiplo integral dessa portadora e usar os dados gerados a partir do sinal de relógio para modular a portadora. O oscilador de cristal CMOS endurecido por radiação (RHBD) pode ser usado diretamente ou escalonado em frequência para cronometrar um circuito de aplicação.

O oscilador de cristal RHBD CMOS é um oscilador Pierce baseado em comparador que usa um cristal piezoelétrico para geração de frequência precisa e estável. O esquema do oscilador difere dos osciladores Pierce clássicos que dependem de pelo menos um inversor para atingir o ganho necessário. No oscilador de cristal RHBD CMOS, um comparador de alta velocidade fornece o ganho com o cristal e o resistor de realimentação de linearização conectado entre a saída do comparador e a entrada inversora. A entrada não inversora do comparador pode ser acionada a partir de uma fonte de sinal CC, como um divisor de resistor, referência de tensão ou conversor digital para analógico (DAC), para um modo comum variável no sinal de feedback ou um relógio de ciclo de trabalho variável sinal. Ter a capacidade de ajustar o ciclo de trabalho do sinal do oscilador permite que o sistema compense as alterações induzidas pela radiação, como o deslocamento de entrada.

O comparador é um projeto de trilho-trilho CMOS monolítico com uma célula de polarização proporcional à temperatura absoluta (PTAT) fabricada com dispositivos de transistor de layout fechado (ELT) e anéis de proteção duplos. Os ELTs fornecem alta imunidade a vazamentos induzidos por TID e os anéis de proteção duplos fornecem imunidade a travamento de evento único (SEL). Juntos, os ELTs, os anéis de proteção duplos e o ajuste do ciclo de trabalho garantem uma operação robusta do circuito, mesmo na presença de TID alto e íons pesados.

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