[發明專利]PLL電路抗輻照性能評估方法

有效

• 申請號: 201710522652.5
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107356864B
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: 劉紅俠;杜守剛;王樹龍;王倩瓊
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01R31/308
• 分類號: G01R31/308
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

本發明公開了一種宇航用抗輻照PLL鎖相環電路抗輻照性能評估方法，主要解決現有技術在輻照環境下對電路的功能和性能評估不全面的問題，其技術方案為：從工程試驗結果及電路內部設計原理出發，根據PLL鎖相環電路在地面加速工程輻照試驗時所表征出來的功能及性能的變化，結合不同層面用戶的需求，提出用PLL單粒子偽失鎖截面、PLL單粒子失鎖截面、PLL單粒子功能錯誤截面和PLL單粒子失鎖恢復截面四個評估參數所組成的評估列表綜合表征宇航用抗輻照PLL電路的抗輻照性能，從而更加系統合理地解決了PLL電路抗輻照性能評估不全面的問題，為宇航用抗輻照PLL鎖相環電路的空間工程應用及地面抗輻照加固設計提供參考依據。

技術領域

本發明屬于數模混合器件抗輻照性能評估領域，特別涉及一種PLL電路抗輻照性能評估方法，可用于對航天微電子器件抗輻照性能的評估。

背景技術

隨著我國航天技術的快速發展，原來越多的數模混合電路被廣泛應用于空間航天期中，PLL(Phase Locked Loop)鎖相環電路作為復雜集成電路的基本組成單元，擔負著為宇航電路的正常工作提供精準時鐘信號的主要任務，一旦PLL電路出現功能錯誤，會影響整個宇航電路的工作狀態，甚至導致整個宇航電路功能失效，如何從地面模擬加速試驗中能更加合理的預估宇航用PLL電路的抗輻照性能，是宇航用抗輻照PLL電路單粒子性能評估領域所面臨的新的挑戰。

地面模擬工程實驗表明：在重離子加速模擬輻照環境下，鎖相環PLL電路失鎖輸出信號會被拉低，且拉低的持續時間大小不等，將小于鎖相環電路失鎖時的實際持續時間的失鎖稱之為單粒子偽失鎖。而且失鎖標志位信號LOCK恢復后，PLL輸出波形的相位或幅值有時仍在變化。

傳統的對PLL電路的抗輻照性能評估采用單粒子失鎖截面和單粒子閂鎖閾值兩個指標進行評估，沒有考慮單粒子偽失鎖現象和單粒子功能錯誤的影響，也沒有從電路研制角度考慮單粒子失鎖恢復后輸出波形的變化，對電路在輻照環境下的綜合抗輻照性能無法給出較為全面的評價，致使PLL電路在空間應用時對航天器系統造成的影響難以分析。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術的不足，提供一種PLL電路抗輻照性能評估方法，以實現在地面模擬加速試驗環境下對宇航用抗輻照PLL電路抗輻照性能進行全面綜合評估。

本發明的技術思路是從工程試驗結果及電路內部設計原理出發，根據PLL鎖相環電路在工程輻照試驗時所表征出來的功能及性能的變化，結合不同層面的用戶需求，提出用PLL單粒子偽失鎖截面、PLL單粒子失鎖截面、PLL單粒子功能錯誤截面和PLL單粒子失鎖恢復截面四個評估參數所組成的列表，以綜合表征PLL電路的抗輻照性能，其技術方案包括如下：

1)利用軟件故障注入的方式，確定鎖相環電路失鎖時的實際持續時間t_d；

2)在輻照環境下，統計鎖相環電路失鎖輸出信號LOCK發生單粒子失鎖的持續時間t_L；并記錄當t_L＜t_d時單粒子失鎖出現的次數N_L和t_L≥t_d時單粒子失鎖出現的次數N_d；

3)在輻照環境下，分別統計鎖相環電路功能輸出信號PLL_OUT的錯誤周期數N_SW和鎖相環電路失鎖信號恢復后，功能輸出信號PLL_OUT的錯誤周期數N_RW；

4)構造含有N_L的PLL電路單粒子偽失鎖截面σ_P計算模型：

其中，N_ions為輻照環境下鎖相環電路所接受到的粒子總注量；

5)構造含有N_d和N_ions的PLL電路單粒子失鎖截面σ_L計算模型：