[發明專利]一種自適應的觸發器加固電路

在審

• 申請號: 201610051742.6
• 申請日: 2016-01-26
• 公開（公告）號: CN106998198A
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發明（設計）人: 鄭云龍;桑澤華;林敏;楊根慶;鄒世昌
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H03K3/017
• 分類號: H03K3/017
• 代理公司: 上海光華專利事務所31219
• 代理人: 羅泳文

技術領域

本發明涉及一種單粒子效應研究領域，特別是涉及一種自適應的觸發器加固電路。

背景技術

隨著航天、軍事等領域技術的發展，越來越多的集成電路需要在輻射環境下工作。輻射對集成電路產生的效應主要分為兩大類：單粒子效應和總劑量效應。

其中，單粒子瞬變效應是影響芯片性能的主要因素。當芯片放置在輻射環境中，周圍能量粒子會注入到芯片內部，由于電離輻射作用能量粒子的運動軌跡上產生一定數目的電子、空穴對；這些電子、空穴對在電場的作用下被芯片上的電路節點吸收，改變節點電平。如果所述芯片上的電路中沒有反饋回路，那么在單粒子作用的時間結束后，該節點電平又會恢復回原來的值，從而在電路中產生一個脈沖信號，在短時間內對電路節點產生干擾。單粒子效應可細分為三類：1、單粒子軟錯誤效應：包括單粒子反轉效應，單粒子瞬變效應，單粒子多翻轉效應等，在短時間內對電路節點產生干擾。2、具有潛在危險性的效應：如單粒子閂鎖效應，如不加以控制，可能會導致芯片發生單粒子燒毀。3、單粒子硬錯誤效應，如位移損傷等，會使得芯片中的晶體管徹底不能工作。

為了能夠避免上述單粒子瞬變效應，往往需要對觸發器電路進行加固，現有的一種自適應的觸發器加固電路如圖1所示，其包括時鐘模塊1、延時濾波模塊2、主從級DICE觸發器模塊3，以及輸出模塊4，所述主從級DICE觸發器模塊3包括主級模塊31以及從級模塊32。該電路入級設置有濾波模塊，濾除前一級電路的單粒子瞬態脈沖，然而，所述濾波模塊究竟需要濾除多寬的脈沖并不清楚，其濾除的電路設計可能冗余過大，導致加固觸發器的面積大，并且可濾除的脈沖越寬，觸發器的工作速度越慢。

鑒于以上所述，提供一種能夠精確的測得不同能量粒子轟擊下的單粒子瞬態脈沖寬度，并依據該脈沖寬度自動加固觸發器實屬必要。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種自適應的觸發器加固電路，以實現單粒子瞬態脈沖寬度的精確測量，并依據該脈沖寬度對觸發器進行更優的加固設計。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種自適應的觸發器加固電路，包括：

反相器鏈，包括多級級聯的反相器；

鎖存器，連接于每級反相器的輸出端，用于鎖存反相器的輸出邏輯狀態；

控制模塊，連接于各鎖存器，用于控制某個時刻所有的鎖存器，使每個鎖存器保持相對應的反相器的輸出邏輯狀態；

計算模塊，連接于各異鎖存器，用于計算邏輯發生變化的反相器個數，并以反相器的傳輸延時為單位，標定出SET脈沖的寬度；

延時濾波模塊，連接于所述計算模塊，用于依據計算模塊標定的SET脈沖的寬度，自動設置精確的濾波延時，濾除觸發器模塊的單粒子瞬態脈沖。

作為本發明的自適應的觸發器加固電路的一種優選方案，所述反相器鏈上的反相器的MOS管漏端受到粒子轟擊時，電離出大量的電子空穴對，在PN結電場的作用下，收集的電荷產生電流脈沖，導致反相器節點電壓發生翻轉，產生SET瞬態電壓脈沖，并沿著所述反相器鏈向下傳播。

進一步地，節點電壓發生翻轉的反相器的數量與所述SET瞬態電壓脈沖的寬度成正比。

作為本發明的單粒子瞬態脈沖寬度測量電路的一種優選方案，還包括觸發器模塊、時鐘模塊以及輸出模塊，所述觸發器模塊連接于所述延時濾波模塊，所述時鐘模塊以及輸出模塊連接于所述觸發器模塊。

優選地，通過比較鎖存器鎖存的輸出邏輯狀態及反相器鏈中各反相器的初始值，若不相同，則判定該反相器的邏輯發生變化。

優選地，所述單粒子瞬態脈沖寬度的測量精度為±半個反相器的傳輸延時。

作為本發明的自適應的觸發器加固電路的一種優選方案，所述鎖存器輸入電容負載越小，所述單粒子瞬態脈沖寬度的測量精度越高。

作為本發明的自適應的觸發器加固電路的一種優選方案，所述的延時濾波模塊可動態調節延時。

作為本發明的自適應的觸發器加固電路的一種優選方案，所述鎖存器為異步鎖存器。

如上所述，本發明的自適應的觸發器加固電路，具有以下有益效果：本發明提供了一種自適應的觸發器加固電路，可以精確的測得不同LET值下的脈沖寬度，以保證濾波電路的可濾除的脈沖寬度的精確設定，使加固DFF在獲得預計的抗單粒子效果外，面積更優，速度折中代價最小。本發明電路結構簡單，具有較高的測量精度，在單粒子效應研究領域具有廣泛的應用前景。

附圖說明

圖1顯示為自適應的觸發器加固電路的結構示意圖。