[發(fā)明專利]數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路單粒子瞬態(tài)效應(yīng)檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410188432.X
• 申請(qǐng)日: 2014-05-06
• 公開（公告）號(hào): CN104009758B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭宏超;岳素格;范隆;陳莉明;董攀;陳茂鑫;畢瀟;馬建華;王煌偉;文圣泉;杜守剛;于春青
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京時(shí)代民芯科技有限公司;北京微電子技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): H03M1/66
• 分類號(hào): H03M1/66;H03M1/10
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心11009
• 代理人: 范曉毅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路單粒子瞬態(tài)效應(yīng)檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法，屬于微電子器件抗單粒子能力試驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)背景

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的迅猛發(fā)展，器件的特征尺寸和工作電壓越來(lái)越小，相應(yīng)地，臨界電荷也越來(lái)越小，單粒子效應(yīng)的作用也越來(lái)越明顯。單粒子效應(yīng)的類型、效果也隨著微電子器件種類、功能的增加而呈現(xiàn)出復(fù)雜態(tài)勢(shì)，由以往單一的單粒子閂鎖效應(yīng)，演變?yōu)閺?fù)雜的多位單粒子翻轉(zhuǎn)、單粒子功能中斷和單粒子瞬態(tài)效應(yīng)。

數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路廣泛應(yīng)用在空間計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，用于將多位數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電平信號(hào)，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中重要的轉(zhuǎn)換型元器件。在空間輻射環(huán)境中，數(shù)模混合電路中的基準(zhǔn)參考源和數(shù)據(jù)同步存儲(chǔ)電路，容易受到單粒子效應(yīng)的影響，從而導(dǎo)致電路的輸出電流源產(chǎn)生瞬態(tài)擾動(dòng)，嚴(yán)重的可能導(dǎo)致功能失效，甚至出現(xiàn)電流突變?cè)龃蟀l(fā)生閂鎖，從而危及星載計(jì)算機(jī)的正常工作。因此，對(duì)于數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路的單粒子瞬態(tài)效應(yīng)測(cè)試工作，有利于分析電路抗單粒子效應(yīng)的性能，改進(jìn)電路的抗單粒子加固能力。

地面模擬空間單粒子效應(yīng)評(píng)估試驗(yàn)主要在重離子加速器上進(jìn)行，需要通過(guò)搭建單粒子效應(yīng)檢測(cè)裝置，對(duì)待測(cè)電路的單粒子效應(yīng)進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行空間在軌錯(cuò)誤率估算，可以模擬待測(cè)電路在太空中的應(yīng)用狀態(tài)。由于在重離子加速器上進(jìn)行單粒子試驗(yàn)需要在真空、輻射等特殊環(huán)境下進(jìn)行，因此需要搭建專門的單粒子效應(yīng)檢測(cè)系統(tǒng)裝置來(lái)進(jìn)行測(cè)試。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路單粒子瞬態(tài)效應(yīng)檢測(cè)裝置，該檢測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)了單粒子瞬態(tài)效應(yīng)信號(hào)的連續(xù)自動(dòng)檢測(cè)、捕獲和數(shù)據(jù)分析，解決了目前單粒子瞬態(tài)效應(yīng)試驗(yàn)裝置人工記錄導(dǎo)致試驗(yàn)暫停造成的人為誤差，以及后續(xù)統(tǒng)計(jì)分析效率低下的問(wèn)題，大大提高了試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，提高了測(cè)試效率并節(jié)約了人工成本，可以有效地考核評(píng)估器件抗單粒子瞬態(tài)效應(yīng)能力。

本發(fā)明的另外一個(gè)目的在于提供數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路單粒子瞬態(tài)效應(yīng)檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法。

本發(fā)明的上述目的主要是通過(guò)如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：

數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路單粒子瞬態(tài)效應(yīng)檢測(cè)裝置，包括控制計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議模塊、程控電源、可編程邏輯門陣列、信號(hào)發(fā)生器和示波器，其中：

控制計(jì)算機(jī)：通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議模塊向可編程邏輯門陣列、信號(hào)發(fā)生器和程控電源設(shè)置檢測(cè)工作模式，同時(shí)設(shè)置需要捕獲的單粒子瞬態(tài)效應(yīng)參數(shù)，并通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議模塊發(fā)送給示波器，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議模塊接收程控電源輸出的工作電流；同時(shí)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議接收示波器發(fā)回的單粒子瞬態(tài)測(cè)試數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，得到待測(cè)數(shù)模電路空間在軌單粒子瞬態(tài)效應(yīng)的錯(cuò)誤率η、最大瞬態(tài)脈沖高度PH_max和寬度PW_max、平均瞬態(tài)脈沖高度PH_ave和寬度PW_ave；

數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議模塊：建立控制計(jì)算機(jī)與程控電源、可編程邏輯門陣列、信號(hào)發(fā)生器、示波器之間的數(shù)據(jù)傳輸通道，以數(shù)據(jù)包形式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；

可編程邏輯門陣列：提供數(shù)據(jù)位信號(hào)DB給待測(cè)數(shù)模電路，所述數(shù)據(jù)位信號(hào)DB設(shè)置為典型輸出電流、滿量程最大輸出電流、最小輸出電流三種模式；

程控電源：給待測(cè)數(shù)模電路供電，同時(shí)給待測(cè)數(shù)模電路提供輸入基準(zhǔn)電壓信號(hào)V_FS，并且將測(cè)量的待測(cè)數(shù)模電路工作電流進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議模塊發(fā)回給控制計(jì)算機(jī)；

信號(hào)發(fā)生器：提供差分時(shí)鐘信號(hào)CLK_+-給待測(cè)數(shù)模電路，所述差分時(shí)鐘信號(hào)CLK_+-設(shè)置為典型工作頻率、最高工作頻率、最低工作頻率三種模式；

示波器：采集待測(cè)數(shù)模電路輸出的參考電壓V_ref和輸出電壓信號(hào)V_out，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議模塊發(fā)送給控制計(jì)算機(jī)。

在上述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路單粒子瞬態(tài)效應(yīng)檢測(cè)裝置中，控制計(jì)算機(jī)設(shè)置的需要捕獲的單粒子瞬態(tài)效應(yīng)參數(shù)包括：?jiǎn)瘟Ｗ铀矐B(tài)脈沖的觸發(fā)電壓上限V_trig+和觸發(fā)電壓下限V_trig-，用以觸發(fā)示波器捕獲發(fā)生的單粒子瞬態(tài)脈沖；單粒子瞬態(tài)脈沖的采樣點(diǎn)數(shù)M，用以設(shè)置示波器采集單次單粒子瞬態(tài)脈沖的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)；單粒子瞬態(tài)脈沖的采樣率σ，用以設(shè)置示波器采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的間隔時(shí)間；單粒子瞬態(tài)脈沖的采樣個(gè)數(shù)N，用以設(shè)置示波器采樣緩存數(shù)量，即采集多少個(gè)脈沖后發(fā)回控制計(jì)算機(jī)。