高可靠ADC单粒子试验测试系统研究及实现
发布时间：2021-10-25 08:51
空间辐射环境中存在着多种高能质子、电子、重离子以及高温等离子体等各种带电粒子,这些带电粒子会与航天器设备中电子元器件的半导体材料相互作用,造成器件损伤,通常表现为逻辑状态翻转、功能失效甚至元器件的烧毁,一般称这类效应为单粒子辐射效应（SEE）,如何准确、有效评估此类效应是十分必要的。传统ADC器件的单粒子辐照试验检测系统通常基于信号发生器、直流稳压电源实现信号输入及电源供电,利用逻辑分析仪的触发功能监控并抓取单粒子辐照时模/数转换器（ADC）器件的输出数据信号跳变;该系统信号链路复杂,易受试验环境的干扰,不便携带和功能扩展。鉴于此,本文针对空间应用的高可靠ADC器件,基于虚拟设备、现场可编程门阵列,设计了一款集成片上系统（System on Chip,SOC）控制方案的单粒子辐照试验检测系统,用以监控高可靠ADC器件单粒子辐射效应、评估其抗单粒子辐射能力。该方案结合FPGA可编程资源丰富（特别是I0资源）和SOC程序开发便捷灵活的优点,下位机体积小、重量轻、成本低,便于转运及携带;下位机与上位机之间的通讯采用USB2.0接口通讯,与试验现场环境兼容性高,通过串口可有效实现试验真空腔体内...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院大学人工智能学院)北京市
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
太阳宇宙射线示意图
美国科学家范？艾伦（Ｖａｎ?Ａｌｌｅｎ）在１９５８年首次发现的，因此又被称为范？艾??伦辐射带（Ｖａｎ?Ａｌｌｅｎ?Ｂｅｌｔ，?ＶＡＢ），其主要成分由电子、质子以及少量的重离子??构成。从图１－４可以看出，范？艾伦辐射带是一个围绕着地球的多层环状高能??粒子辐射带。??ｆ?．?＇?外带??：ｒ：??范艾伦探瀏器－??图１－４范？艾伦辐射带??银河宇宙线（ＧＣＲ）是宇宙空间环境中的高能粒子流，是来自太阳系以外的带??电粒子，是由能量很高、通量很低的带电粒子组成，其中８５％为质子，１４％为ａ??粒子以及１％的重离子，其能量范围在Ｍｅ?Ｖ到Ｇｅ?Ｖ之间。??单粒子效应的研究始于上世纪８０年代，研究表明，当高能粒子携带的能量??达到３．６ｅＶ时，其入射到半导体器件中，能量被硅材料吸收后，正好是产生一个??电子－空穴对所需的能量，在器件的灵敏区收集到临界电荷Ｑｃ，需要的最小沉积??能量为：??Ｅｍｉｎ＝２２．５＊Ｑｃ／５Ｒ（ＭｅＶ）ｔ４１＇［５］??４??
图中标记ＤＲ的区域为耗尽区，单粒子效应的灵敏区为ｐ型ＭＯＳ管的漏极??和ｎ型ＭＯＳ管的漏极。高能粒子径迹Ｉ穿过Ｐ＋漏极区域中心，径迹ＩＶ穿过Ｎ＋??漏极区域中心；粒子径迹ＩＩ只穿过Ｐ＋漏极的耗尽区，粒子径迹ＩＩＩ只穿过Ｎ＋漏??极的耗尽区。经过试验观测到，在耗尽区内的粒子径迹（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、??ｈ）最灵敏，分别是ｐ型ＭＯＳ管漏极耗尽区内的ｂ段和ｎ型ＭＯＳ管的漏极耗尽??
【参考文献】：
期刊论文
[1]集成电路总剂量加固技术的研究进展[J]. 印琴,蔡洁明,刘士全,徐睿. 太赫兹科学与电子信息学报. 2017(01)
[2]基于Altera SoC FPGA的图像采集系统设计[J]. 聂永军,徐光辉,郑国建. 单片机与嵌入式系统应用. 2016(04)
[3]空间辐射环境工程的现状及发展趋势[J]. 沈自才,闫德葵. 航天器环境工程. 2014(03)
[4]FPGA的模块化设计方法[J]. 张松,李筠. 电子测量与仪器学报. 2014(05)
[5]宇航用SRAM存储器单粒子效应试验研究[J]. 曹晖,郑渊,刘伟鑫,吾勤之. 上海航天. 2013(03)
[6]Research on single event transient pulse quenching effect in 90 nm CMOS technology[J]. QIN JunRui*,CHEN ShuMing,LIU BiWei,CHEN JianJun,LIANG Bin & LIU Zheng School of Computer Science,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China. Science China（Technological Sciences）. 2011(11)
[7]SRAM单粒子效应监测平台的设计[J]. 高山山,苏弘,孔洁,千奕,童腾,张战刚,刘杰,侯明东,孙友梅. 核电子学与探测技术. 2011(02)
[8]HI-13串列加速器重离子单粒子效应专用辐照装置研制进展[J]. 沈东军,郭刚,史淑廷,陈泉,惠宁,刘建成,蔡莉,王慧,高丽娟. 中国原子能科学研究院年报. 2009(00)
[9]基于Verilog的FPGA与USB2.0高速接口设计[J]. 袁卫,张冬阳. 现代电子技术. 2009(01)
[10]一种声呐仿真系统中的高速USB接口设计[J]. 白汉斌,庞凌,贺富强,张明敏. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2008(06)
硕士论文
[1]10位高速流水线模数转换器的研究[D]. 薛亮.清华大学 2004
[2]高速模—数转换器（ADC）部份参数的动态测试研究[D]. 蒋和全.电子科技大学 2000
本文编号：3457059
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院大学人工智能学院)北京市
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
太阳宇宙射线示意图
美国科学家范？艾伦（Ｖａｎ?Ａｌｌｅｎ）在１９５８年首次发现的，因此又被称为范？艾??伦辐射带（Ｖａｎ?Ａｌｌｅｎ?Ｂｅｌｔ，?ＶＡＢ），其主要成分由电子、质子以及少量的重离子??构成。从图１－４可以看出，范？艾伦辐射带是一个围绕着地球的多层环状高能??粒子辐射带。??ｆ?．?＇?外带??：ｒ：??范艾伦探瀏器－??图１－４范？艾伦辐射带??银河宇宙线（ＧＣＲ）是宇宙空间环境中的高能粒子流，是来自太阳系以外的带??电粒子，是由能量很高、通量很低的带电粒子组成，其中８５％为质子，１４％为ａ??粒子以及１％的重离子，其能量范围在Ｍｅ?Ｖ到Ｇｅ?Ｖ之间。??单粒子效应的研究始于上世纪８０年代，研究表明，当高能粒子携带的能量??达到３．６ｅＶ时，其入射到半导体器件中，能量被硅材料吸收后，正好是产生一个??电子－空穴对所需的能量，在器件的灵敏区收集到临界电荷Ｑｃ，需要的最小沉积??能量为：??Ｅｍｉｎ＝２２．５＊Ｑｃ／５Ｒ（ＭｅＶ）ｔ４１＇［５］??４??
图中标记ＤＲ的区域为耗尽区，单粒子效应的灵敏区为ｐ型ＭＯＳ管的漏极??和ｎ型ＭＯＳ管的漏极。高能粒子径迹Ｉ穿过Ｐ＋漏极区域中心，径迹ＩＶ穿过Ｎ＋??漏极区域中心；粒子径迹ＩＩ只穿过Ｐ＋漏极的耗尽区，粒子径迹ＩＩＩ只穿过Ｎ＋漏??极的耗尽区。经过试验观测到，在耗尽区内的粒子径迹（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、??ｈ）最灵敏，分别是ｐ型ＭＯＳ管漏极耗尽区内的ｂ段和ｎ型ＭＯＳ管的漏极耗尽??
【参考文献】：
期刊论文
[1]集成电路总剂量加固技术的研究进展[J]. 印琴,蔡洁明,刘士全,徐睿. 太赫兹科学与电子信息学报. 2017(01)
[2]基于Altera SoC FPGA的图像采集系统设计[J]. 聂永军,徐光辉,郑国建. 单片机与嵌入式系统应用. 2016(04)
[3]空间辐射环境工程的现状及发展趋势[J]. 沈自才,闫德葵. 航天器环境工程. 2014(03)
[4]FPGA的模块化设计方法[J]. 张松,李筠. 电子测量与仪器学报. 2014(05)
[5]宇航用SRAM存储器单粒子效应试验研究[J]. 曹晖,郑渊,刘伟鑫,吾勤之. 上海航天. 2013(03)
[6]Research on single event transient pulse quenching effect in 90 nm CMOS technology[J]. QIN JunRui*,CHEN ShuMing,LIU BiWei,CHEN JianJun,LIANG Bin & LIU Zheng School of Computer Science,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China. Science China（Technological Sciences）. 2011(11)
[7]SRAM单粒子效应监测平台的设计[J]. 高山山,苏弘,孔洁,千奕,童腾,张战刚,刘杰,侯明东,孙友梅. 核电子学与探测技术. 2011(02)
[8]HI-13串列加速器重离子单粒子效应专用辐照装置研制进展[J]. 沈东军,郭刚,史淑廷,陈泉,惠宁,刘建成,蔡莉,王慧,高丽娟. 中国原子能科学研究院年报. 2009(00)
[9]基于Verilog的FPGA与USB2.0高速接口设计[J]. 袁卫,张冬阳. 现代电子技术. 2009(01)
[10]一种声呐仿真系统中的高速USB接口设计[J]. 白汉斌,庞凌,贺富强,张明敏. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2008(06)
硕士论文
[1]10位高速流水线模数转换器的研究[D]. 薛亮.清华大学 2004
[2]高速模—数转换器（ADC）部份参数的动态测试研究[D]. 蒋和全.电子科技大学 2000
本文编号：3457059
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3457059.html
