SRAM型FPGA的静态与动态单粒子效应试验

静态随机存取存储器(SRAM)型现场可编程门阵列(FPGA)在空间电子设备中取得了广泛的应用。但它内部大量的SRAM型存储单元极易发生单粒子软错误,特别是配置存储器中的单粒子翻转,有可能改变整个电路的结构,给其空间应用带来严重的可靠性问题。因此,有必要开展地面加速器模拟试验以评价该器件对单粒子效应的敏感程度,且对系统在空间中的失效行为进行预估。本工作在重离子加速器上对Xilinx的Virtex系列FPGA进行了单粒子效应试验,取得了典型器件的静态单粒子翻转截面曲线。针对3个测试电路进行的动态测试表明,系统的失效率远低于内部存储器发生翻转的频率,也不能简单地用资源占用率来进行估计。     

基于现场可编程门阵列的多路同步技术研究

介绍了基于现场可编程门阵列(FPGA)的多路同步机的研制.该同步机以FPGA为核心,与集成电路、晶体管分立元件相结合,实现对输入脉冲触发转换、脉冲成形以及驱动输出,最终产生多路同步触发信号.经过实验验证与参数测试,技术指标达到了设计要求,证明基于FPGA设计的同步机具有较高的可靠性与工作稳定性,满足物理实验的要求     

一种Flash型FPGA单粒子效应测试方法设计及验证

随着现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)在现代航天领域的广泛应用,FPGA的单粒子效应(Single Event Effect,SEE)逐渐成为人们的研究热点。选择Microsemi公司Flash型FPGA分布范围最广的可编程逻辑资源VersaTile和对单粒子效应敏感的嵌入式RAM单元RAM Block作为单粒子效应的主要测试对象,提出了两种不同的单粒子效应测试方法;然后,使用仿真工具ModelSim对提出的两种电路的可行性进行了仿真验证;最后,基于自主研发的实验测试平台,在兰州重离子加速器(Heavy Ion Research Facility in Lanzhou,HIRFL)上使用86Kr束进行了束流辐照实验,实验结果表明,测试方法合理有效。     

空间单粒子锁定及防护技术研究

本文介绍了单粒子锁定现象的触发原理,探讨了针对典型CMOS器件SEL现象的主要特征和测试方法,并开展了几种CMOS器件的单粒子锁定试验研究。在模拟试验的基础上,研制成功抗单粒子锁定防护电路,能够自动探测和迅速解除单粒子锁定现象。     

空间单粒子锁定及防护技术研究

介绍了单粒子锁定现象的触发原理,探讨了针对典型CMOS器件SEL现象的主要特征和测试方法,并开展了几种CMOS器件的单粒子锁定试验研究。在模拟试验的基础上,研制成功抗单粒子锁定防护电路,能够自动探测和迅速解除单粒子锁定现象。     

空间单粒子锁定效应研究

空间辐射效应是影响器件空间性能的重要因素,特别是单粒子锁定现象一直是困扰CMOS器件在空间应用的一个难题。为此,文中分析了空间单粒子锁定效应机理、特点、模拟试验及检测方法,并选取典型空间用器件开展了单粒子锁定试验研究,在此基础上,结合试验数据分析给出了单粒子锁定防护方法、监测方法及建议,供相关技术人员参考。     

AlteraSRAM型现场可编程门阵列总剂量辐射效应

通过比较不同模块的输出波形、不同源程序的功耗电流以及输出端口的高、低电平随总剂量的变化关系,研究了AlteraSRAM型现场可编程门阵列（FPGA）器件在⁶⁰Coγ源辐照下的总剂量辐射效应。实验结果表明：器件的功能和功耗电流随总剂量的变化不同;不同模块随总剂量的变化关系相似,不同源程序的功耗电流随总剂量的变化趋势一致;总剂量辐照实验时功耗电流可作为判断器件失效的1个敏感参数。     

SRAM单粒子锁定效应电路级防护设计研究

高密度CMOS工艺SRAM对单粒子锁定极端敏感的特性使其在空间应用时必须采取相应的防护策略。对于抗辐照能力较弱的CTOS,电路级防护成为提高系统可靠性的一项重要内容。利用激光单粒子效应试验装置,对CYPRESS公司的CY62167DV30LL型SRAM开展了一系列单粒子锁定效应试验。通过对试验结果进行线性拟合,计算出该款SRAM维持电压为1?5?1?6 V,维持电流为9?9?11?2 mA。根据维持电流、维持电压、工作电流、工作电压,对能否采用电路级防护做出判断。提出了电源限流和分压电阻两种电路级防护方法,并定量计算出电源限流取值和分压电阻取值范围。以往文献中电阻只是作为锁定被触发后限流的一种手段,并不能阻止器件发生锁定,本研究发现在满足一定条件下分压电阻可达到退出锁定的目的。两种防护方法均通过脉冲激光试验进行了验证。     

CCD外围商用器件单粒子效应试验研究

采用中科院近代物理研究所回旋加速器产生的重离子(Kr),对商用的CCD外围器件进行单粒子效应试验研究,包括CCD信号处理器AD9945、高速视频D/A转换器ADC7123以及CCD时钟驱动器CXD3400等.试验得到AD9945、ADV7123在离子线性能量转移(Linear Energy Transfes,LEF)为...     

A Comprehensive Methodology for Complex Field Programmable Gate Array Single Event Effects Test and Evaluation

A methodology for evaluating various types of FPGAs targeted for space missions is presented. The premise is to supply unambiguous SEE information so that flight-projects may insert the optimal device for their application.     

基于现场可编程门阵列的数字调节器设计

根据磁铁稳流电源闭环控制的基本原理,将模拟调节器及相关的外围控制电路采用全数字化控制技术,并通过嵌入数字信号处理模块的现场可编程门阵列（FPGA）来实现,设计了数字调节器（DRL）。通过样机试验证明,该数字调节器可实现对电源的全数字化调节和控制,满足多数加速器对静态磁铁稳流电源的控制需求。     

SRAM K6R4016V1D单粒子闩锁及防护试验研究

本工作利用脉冲激光单粒子效应模拟试验装置对三星公司的SRAM K6R4016V1D进行了单粒子闩锁效应试验研究。试验测得了此器件的单粒子闩锁效应脉冲激光能量阈值、闩锁截面曲线和闩锁电流。针对这款器件,还对工程中防护闩锁过流常用的限流和断电方法进行了试验研究。试验结果表明,该器件具有非常低的单粒子闩锁效应阈值能量和很高的闩锁饱和截面,对空间辐射环境极其敏感。     

基现场可编程门阵列的反应堆数字化保护系统设计

介绍了一种基于现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array,即FPGA）的新型反应堆保护系统的设计方案,辅以微处理器作为热备份的冗余,以实现设备的多样性。系统采用三取二的表决方式,FPGA部分执行主要的保护功能,并行数据处理和信号传输提高了系统的响应速度,避免了软件共模故障的发生。微控制的使用增强了系统的通讯能力,优化了人机接口界面,并完成辅助的保障功能。     

A new data acquisition and imaging system for nuclear microscopy based on a Field Programmable Gate Array card

The introduction of the new Field Programmable Gate Array (FPGA) cards by National Instruments has made it possible for the first time to develop reconfigurable custom data acquisition hardware easily with the LabVIEW programming environment. Data acquisition issues such as precise timing for scanning and operating system latencies can now be easily overcome using this new technology because the data acquisition software is embedded in the FPGA chip on the card. In this paper we present the first results of the new data acquisition system developed at the Centre for Ion Beam Applications (CIBA), National University of Singapore using the new National Instruments cards in conjunction with rack mountable Wilkinson type ADCs.     

80C86单粒子效应实验研究

介绍了西北核技术研究所研制了８０Ｃ８６单粒子效应测试系统的工作原理,实验装置及结果。     

单粒子翻转敏感区定位的脉冲激光试验研究

利用脉冲激光单粒子翻转敏感区定位成像系统,对静态随机存储器件IDT71256开展了单粒子翻转敏感区定位的试验研究。为避开器件正面金属层对激光的阻挡,试验采用背面辐照方式进行测试。试验结果表明,存储单元中存储数据类型对器件单粒子翻转的敏感性有较大影响,由测得的单粒子翻转敏感区分布图经处理得到单粒子翻转截面,结果与重离子试验测得的翻转截面数据一致。     

光电耦合器4N49单粒子瞬态脉冲效应的试验研究

通过脉冲激光模拟单粒子效应,对光电耦合器4N49的单粒子瞬态脉冲（SET）效应进行了试验研究。在10V工作电压下,获取了4N49在特定线性能量传输（LET）值下的SET波形特征及其变化规律,得到了器件SET效应的等效LET阈值为10MeV•cm²•mg^-1,而饱和截面数值则高达1.2×10^-3cm²。试验验证了4N49的SET效应对后续数字电路的影响状况,定量研究了SET效应减缓电路的有效性,通过设计合理的电路参数可将器件在5V工作电压下的SET效应阈值由7.89MeV•cm²•mg^-1提高至22.19MeV•cm²•mg^-1。4N49的SET效应试验研究为光电耦合器SET效应的测试及防护措施的有效性验证提供了新的试验方法。