[发明专利]单粒子故障注入模拟的蒙特卡罗随机信号产生装置

权利要求书

1.单粒子故障注入模拟的蒙特卡罗随机信号产生装置，其特征在于：由主控计算机和仿真开发板组成，主控计算机内包括空间粒子蒙特卡罗拟合模块、节点电容估算模块和单粒子射程估算模块，仿真开发板包括串口数据转换电路、同步电路、FLASH读写控制模块、FLASH存储器、入射角度选择模块、空间粒子选择模块、电路节点选择模块和故障控制信号生成模块；

空间粒子蒙特卡罗拟合模块，根据空间粒子抽样数据采用蒙特卡罗方法得到空间粒子线形传输能量拟合数据，其具体实现过程为：

(1)给定N个空间粒子的线形传输能量LET与通量率Li，分K段拟合Li的拟合表达式f_k(x)，对K段f_k(x)分段积分得到S_k(x)，其中N为整数；

(2)计算S_k(x)的分段概率密度函数p_k(x)和分段概率分布函数P_k(X)，抽样P_k(X)拟合的P_k(X)的反函数P_k^-1(Y)；

(3)对P_k^-1(Y)均匀抽样LET_N个点得到空间粒子线形传输能量拟合数据LET_Q[1：LET_N]，其中LET_N表示蒙特卡罗拟合数据LET_Q的数据量；

节点电容估算模块，根据目标电路的门级HDL代码和目标电路工艺参数估算出目标电路故障注入节点的电容值、势垒宽度和单粒子垂直入射在有源区的深度，其具体实现过程为：

(1)给定目标电路的工艺库参数，根据工艺库参数估算MOS管的寄生电容、势垒宽度X_D和单粒子垂直入射在有源区的深度H；

(2)根据每个库单元的MOS管结构估算每个库单元结构的输入输出端寄生电容；

(3)载入目标电路门级HDL代码，对目标电路门级HDL代码中的每个故障注入节点进行编号；

(4)读入每一个故障注入节点的信号名，搜索并统计该故障注入节点连接的所有库单元，估算该故障注入节点的总寄生电容；

(5)判断所有故障注入节点是否估算完毕，若估算完毕则保存输出，否则，转步骤(4)；

单粒子射程估算模块，根据单粒子入射角度θ范围、θ的等分数θ_num、单粒子垂直入射在有源区的深度估算出目标电路工艺的MOS器件单粒子射程，其具体实现过程为：

(1)给定输入单粒子入射角θ范围[θmin，θmax]，等分为θ_num块，每块为Δd，其中θmin表示最小入射角，θmax表示最大入射角，Δd=θmax-θminθ_num;]]>

(2)将θ＝θ_min，θ_min+Δd，θ_min+2Δd，…，θ_max代入公式S=Hcosθ,]]>得到不同角度入射的单粒子射程S[1：θ_num]；

同步电路，控制故障控制信号生成模块实现故障控制信号和故障注入时间同步；

串口数据转换电路，连接主控计算机与仿真开发板实现主控计算机与仿真开发板之间的数据转换，并向故障控制信号生成模块转发由主控计算机发出的开始产生故障控制信号；

FLASH读写控制模块，控制空间粒子线形传输能量拟合数据、电路故障注入节点的电容值、MOS器件单粒子射程向FLASH存储器中进行存储；

FLASH存储器，存储空间粒子线形传输能量拟合数据、电路故障注入节点的电容值、MOS器件单粒子射程；

入射角度选择模块，随机生成一个入射角度并选择FLASH存储器中存储的一个MOS器件单粒子射程用于故障注入时估算收集电荷；

空间粒子选择模块，随机选择FLASH存储器中存储的一个空间粒子线形传输能量拟合数据用于故障注入时估算收集电荷；

电路节点选择模块，随机选择FLASH存储器中存储的一个电路故障注入节点的电容值用于故障注入时估算节点临界翻转电荷；

故障控制信号生成模块，接收由串口数据转换电路传送的开始产生故障控制信号，根据入射角度选择模块随机选择的空间粒子线形传输能量拟合数据、入射角度选择模块选择的MOS器件单粒子射程、电路节点选择模块选择的电路故障注入节点的电容值进行计算判断，并在同步电路的控制下生成故障节点控制信号，其具体实现过程为：

(1)当接收到串口数据转换电路转发的开始产生故障控制信号，故障控制信号生成模块初始化复位并载入由串口数据转换电路转发的逻辑翻转电压ΔV和单粒子脉冲宽度μ参数；

(2)等待时钟下降沿，选择空间粒子线形传输能量拟合数据、电路故障注入节点的电容值和MOS器件单粒子射程，根据空间粒子线形传输能量拟合数据和电路故障注入节点的电容值估算收集电荷Q_收，根据MOS器件单粒子射程和逻辑翻转电压ΔV估算节点临界翻转电荷Q_临；

(3)判断Q_收是否大于Q_临，若是，则实施故障注入产生故障控制信号，否则，不实施故障注入产生全“0”的控制信号；

(4)等待时钟上升沿，输出故障控制信号，判断主控计算机是否发出停止信号，若发出则停止，否则跳转步骤(2)。