基于LC电压控制振荡器的时钟和数据恢复电路中单事件效应的分析

《IEEE Transactions on Nuclear Science》：Analysis of Single-Event Effects in Clock and Data Recovery Circuits Based on an LC Voltage-Controlled Oscillator

LC VCO-based CDR电路单事件效应（SEEs）辐射敏感性实验表明模拟模块比数字模块更敏感，分频器模拟锁存电路最脆弱，关键敏感节点为电流镜根节点和锁存存储节点，仿真验证了失效机理，建议重点强化模拟模块辐射硬化。

　　

摘要：

基于LC电压控制振荡器（VCO）的时钟和数据恢复（CDR）电路已广泛应用于高速领域。尽管大量研究加深了人们对LC VCO中单事件效应（SEEs）的理解，但本研究进一步通过实验探讨了其辐射敏感性。通过重离子辐照和激光测试评估了基于LC VCO的CDR电路对SEEs的敏感性。结果表明，模拟模块的敏感性高于数字模块，其中频率分频器中的模拟锁存器电路最为敏感。主要敏感节点被确定为电流镜的根节点和锁存器的存储节点。使用双指数电流源进行的仿真验证了这些实验结果，并阐明了敏感节点的失效机制。建议加强模拟模块的辐射加固措施，以提高CDR电路的整体稳定性和可靠性。

引言

随着5G通信、自动驾驶、人工智能、大数据存储、云计算和高性能图像处理等各种关键应用的兴起，对更快接口传输速率的需求也在不断增加[1]、[2]、[3]。为满足这些需求，串行器/解串器（SerDes）已成为高速数据传输的主要解决方案[4]。其主要优势在于能够处理极高的传输速率，这对于这些先进应用的正常运行至关重要。高速SerDes接口迫切需要时钟和数据恢复（CDR）电路[5]、[6]。这些电路对于准确恢复时钟和数据信号至关重要，从而确保整个系统的完整性。