[發明專利]一種適用于宇航用SRAM型FPGA的單粒子加固的上電復位電路

有效

• 申請號: 201610108491.0
• 申請日: 2016-02-26
• 公開（公告）號: CN105634454B
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 陳雷;李學武;王文鋒;趙元富;孫華波;倪劼;李智;張健
• 申請（專利權）人: 北京時代民芯科技有限公司;北京微電子技術研究所
• 主分類號: H03K17/22
• 分類號: H03K17/22
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 楊春穎

一種適用于宇航用SRAM型FPGA的單粒子加固的上電復位電路，它內部包含電源VCC、三個相同的上電冗余模塊、出錯檢測及冗余輸出控制模塊和三個可控輸出緩沖器，出錯檢測及冗余輸出控制模塊可以檢測出出錯的上電冗余模塊，并把上電冗余模塊進行復位，清除單粒子效應的累積；出錯檢測及冗余輸出控制模塊可以控制可控輸出緩沖器切斷出錯的上電冗余模塊的輸出，確保上電復位電路的輸出正確。本上電復位電路清除了由單粒子翻轉效應引起的錯誤累計現象，同時對模塊輸出進行控制，消除單粒子效應對輸出的影響，實現顯著的抗單粒子效應的能力。

技術領域

本發明涉及一種適用于宇航用SRAM型FPGA的單粒子加固的上電復位電路，屬于抗單粒子效應加固集成電路領域。

背景技術

SRAM型FPGA芯片在啟動需要一個上電復位過程。上電復位電路在FPGA芯片啟動的時候，給出一個復位信號，一直保持著有效的電平，等到電源電壓升到其他電路可正常工作的程度后改變復位信號，啟動芯片上其他電路，上電成功后保持穩定狀態，使芯片正常工作?，F有的上電復位電路用于宇航用用SRAM型FPGA時，將面臨嚴重的可靠性問題：在空間惡劣環境中上電復位電路將產生單粒子翻轉(SEU)與單粒子瞬態(SET)等單粒子效應。當上電復位電路發生單粒子翻轉(SEU)與單粒子瞬態(SET)時將會產生錯誤的上電復位信號，導致芯片掉電、用戶功能丟失，嚴重影響宇航用SRAM型FPGA的可靠性，隨著工藝的進步，SRAM型FPGA芯片對單粒子效應的敏感性不斷加大，對上電復位電路的可靠性提出了更高的要求。同時經過加固設計的宇航用SRAM型FPGA，內部包含多種存儲單元，這些存儲單元因抗輻射需求的不同，采用了不同的加固措施，導致這些存儲單元正常工作需要的電壓不同，清零時間不同，現有的上電復位電路難以保證合理的復位脈沖寬度，特別是隨著工藝尺寸縮小，不同類型存儲單元的偏差不斷增大，對復位脈沖寬度的正確性提高了更高要求。

發明內容

本發明解決的技術問題為：克服現有技術不足，提供一種適用于宇航用SRAM型FPGA的單粒子加固的上電復位電路，通過出錯檢測及冗余輸出控制模塊把發生單粒子效應出錯的上電冗余模塊輸出關斷，使最終上電復位輸出保持正確；采用帶有復位輸入的延時去毛刺電路，去除電平監測模塊的因電源波動和單粒子效應產生的瞬態波動，同時在該上電冗余模塊出錯時，通過出錯檢測及冗余輸出控制模塊的輸出對延時去毛刺電路進行復位；采用帶有復位輸入的數字輔助延時模塊，在該上電冗余模塊出錯時，通過出錯檢測及冗余輸出控制模塊的輸出對數字輔助延時模塊進行復位清零，清除了單粒子翻轉的累積效應，使其回到正確狀態，從而實現抗單粒子翻轉效應和抗單粒子瞬態效應能力；通過內部存儲單元狀態監測模塊監測對FPGA中的加固存儲單元進行一次完整讀寫操作所需最小時間，保證了復位脈沖寬度可以滿足FPGA對所有加固存儲單元的正確復位。

本發明解決的技術方案為：一種適用于宇航用SRAM型FPGA的單粒子加固的上電復位電路，包括電源VCC、三個相同的上電冗余模塊、出錯檢測及冗余輸出控制模塊和三個可控輸出緩沖器；三個相同的上電冗余模塊，分別為第一上電冗余模塊、第二上電冗余模塊、第三上電冗余模塊；三個可控輸出緩沖器分別為第一可控輸出緩沖器、第二可控輸出緩沖器、第三可控輸出緩沖器；

每個上電冗余模塊，包括電平監測模塊、延時去毛刺電路、內部存儲單元狀態監測模塊、數字輔助延時模塊；

電源給電平監測模塊供電，電平監測模塊實時檢測電源的電壓值，當電源的電壓值大于等于設定的上閾值電壓Vthr時，電平監測模塊輸出一個高電平信號送至延時去毛刺電路，該高電平信號即結束復位信號，當電源的電壓值低于設定的上閾值電壓Vthr時，電平監測模塊輸出一個低電平信號送至延時去毛刺電路；