[發明專利]單粒子瞬態脈寬測量電路

在審

• 申請號: 202210563279.9
• 申請日: 2022-05-20
• 公開（公告）號: CN114814380A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 陳鑫;曹建鵬;白雨鑫;申志浩
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01R29/02
• 分類號: G01R29/02;G01R1/30
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 熊玉瑋

本發明公開單粒子瞬態脈寬測量電路，屬于基本電子電路的技術領域。該電路包括前級檢測部分和后級邏輯控制部分，前級檢測部分包括兩個延時鏈與PD檢測器組成的雙鏈檢測電路以及對后級邏輯控制信號進行運算的邏輯器件，后級邏輯控制部分包括對SET脈沖超出測量范圍的部分脈沖進行分類計數的計數器。本發明具有面積成本低，檢測精度高、測量范圍廣的優點。

技術領域

本發明公開單粒子瞬態脈寬測量電路，涉及宇航集成電路技術，屬于基本電子電路的技術領域。

背景技術

輻照環境中的高能粒子可能會撞擊集成電路中的MOS管產生額外的電子-空穴對，額外的電子-空穴對收集在MOS管的漏端，當高能粒子打擊在敏感器件上時，敏感器件的邏輯狀態反轉，例如，存儲器最初存儲的“0”變為“1”，或“1”變為“0”，這會導致時序電路發生單粒子翻轉（Single Event Upset,SEU）或組合電路發生單粒子瞬態（Single EventTransient,SET）效應。SET實際上是一個電壓/電流脈沖，當它被觸發器等時序器件捕獲時，可能會導致軟錯誤。SET脈沖的寬度是SET的一個重要特征，它決定了被捕獲的概率。然而，SET寬度取決于許多因素，包括電離粒子的性質、電離粒子線性傳遞的能量、電離粒子在宇航空間的布局結構、電離粒子撞擊目標器件的位置和角度等。在納米級CMOS先進工藝中，準確描述SET寬度分布是一個日益受到關注的問題。

測量SET脈沖寬度有兩種常用方法。第一種是基于示波器等片外測量儀器測量SET脈沖寬度，納米級CMOS先進技術中的SET脈沖寬度通常小于100ps，芯片上焊盤和儀器探頭容易造成的SET脈沖失真，影響SET脈沖寬度測量精度。另一種是利用片上測量電路測量SET脈沖寬度，片上測量方式利用反相器傳播延時時間作為測量時間單元，當SET前沿在鏈中傳播到達自觸發節點時，鎖存器鏈鎖定每個反相器輸出節點的電壓，獲得類似于10“01010”01的數字碼，這種測量方式受限于反相器的傳播延時時間。常用的片上測量電路有線性脈沖濾波電路和游標延遲線電路。線性脈沖濾波電路結構簡單，實現面積小，但是電路的檢測精度受限于單個邏輯門延時。游標延遲線電路可以實現亞邏輯門延時精度，但增加了電路復雜度和電路面積。另一方面，現有的片上測量電路通過增加電路級數的增加脈寬測量范圍，這增加了電路面積和功耗，不能滿足單粒子瞬態脈寬的測量要求。

發明內容

本發明的發明目的是針對上述背景技術的不足，提供單粒子瞬態脈寬測量電路，解決現有片上測量電路檢測精度有限、電路面積大、不能滿足單粒子瞬態脈寬測量要求的技術問題，實現以較小的面積消耗實現分辨率高且測量范圍寬的單粒子瞬態脈寬測量電路的發明目的。。

本發明為實現上述發明目的采用如下技術方案：

單粒子瞬態脈寬測量電路，包括前級檢測部分和后級邏輯控制部分。

前級檢測部分包括：第一多路選擇器、第二多路選擇器、第三多路選擇器、第一或門、第二或門、第一緩沖器鏈、第二緩沖器鏈、與門陣列、脈沖檢測器陣列、第四多路選擇器、第五多路選擇器、第一與門、驅動樹。

后級邏輯控制電路包括：第四反相器、第二與門、第一與非門、第五反相器、D觸發器、延時器、脈沖產生器、第一計數器、第二計數器。

第一多路選擇器的輸出端同時連接第二多路選擇器和第三多路選擇器的“0”輸入端，第一多路選擇器的“0”輸入端連接SET_PLUSE信號，第一多路選擇的“1”輸入端連接第二觸發信號。第一多路選擇器的選通信號為第一觸發信號。

第二多路選擇器的輸出端連接第一緩沖器鏈中第一個緩沖器的一個輸入端，第二多路選擇器的“1”輸入端連接第一反相器的輸出端，第二多路選擇器的“0”輸入端連接第一多路選擇器的輸出端，第二多路選擇器的選通信號為使能信號RO_VF_EN。

第三多路選擇器的輸出端連接第二緩沖器鏈的第一個緩沖器的一個輸入端，第三多路選擇器的“1” 輸入端連接反相器2的輸出端，第三多路選擇器的“0” 輸入端連接第一多路選擇器的輸出端，第三多路選擇器的選通信號為使能信號RO_VF_EN。