航天、航空和核能工业的蓬勃发展使得电子系统抗辐射的能力要求逐渐提升。在频率合成和时钟恢复方面,锁相环由于其良好的可集成性,出色的效率和多样的结构成为了主流的应用。由于锁相环直接与芯片频率的稳定程度挂钩,其抗辐射的能力必须得到保障,否则,一旦锁相环受到空间辐射的影响造成其输出频率或者相位出现偏差将会造成整个芯片时钟的紊乱或者功能的错误,严重危害整个系统的正常运行。特别是当工艺下探到深亚微米时,晶体管本身对辐射的敏感程度提升,这使得芯片本身对辐射的忍受能力也大幅下降。因此,对锁相环进行电路设计加固以保证其在辐射环境中高效运行十分有必要。本文针对常用的电荷泵型锁相环进行抗辐射加固研究,主要工作如下:首先从传输函数模型入手,单独分析各个模块的传输函数,再推导出锁相环整体环路的频域模型。随后,详细分析了各个模块受单粒子瞬变(SET)效应后,其传输函数的变化。这为随后进行的电路设计和加固做好了理论基础准备。结合传输函数,对锁相环具体的环路参数进行探索,分析环路参数改变对锁相环整体性能的影响。在此基础上对锁相环各个模块进行电路设计和基本性能仿真,并且仿真了各模块的噪声特性。针对对SET效应最为敏感的电荷泵电路,详细分析了其结构中对SET效应敏感的结点,并提出了一种新型电荷泵加固电路。随后,对此新型加固电路进行详细的性能仿真和辐射仿真。结果显示,在受到500 fC沉积电荷量的影响后,与未加固的电路相比,新型加固电路中,压控振荡器的控制电压改变量减小了90.1%,锁相环恢复至稳定的时间减小了54%,且此新型加固电荷泵还使得输出时钟抖动降低了12.5%。同时,此结构占用面积仅仅扩大了36.8%。与目前先进的电荷泵加固结构对比发现,所提出的电荷泵结构易于实现,且不会改变环路参数。因此,此结构具有良好的通用性。除了对电荷泵进行了详细的设计和加固之外,针对同样对SET效应敏感的压控振荡器和分频器电路,本文也进行了设计加固。仿真结果显示,经过加固的压控振荡器中对SET效应敏感的结点数目大幅降低,仅最后一级仍然对SET效应敏感。而加固后的分频器电路虽然面积增加了66.7%,但受到轰击后,输出相位没有明显偏移。