[实用新型]一种测量单粒子瞬态脉冲效应截面的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及单粒子瞬态脉冲(Single Event Transients，SET)效应的研究领域，特别涉及一种测量单粒子瞬态脉冲效应截面的装置，主要用于器件单粒子瞬态脉冲效应截面的定量测试，可为航天、军用、民用器件提供单粒子瞬态脉冲效应截面的准确定量试验。

背景技术

辐射环境中的高能质子、中子、α粒子、重离子等都能导致电子系统中的半导体器件内部形成电离电荷，这些额外电荷被器件敏感节点收集后，导致器件工作状态发生变化，功能受阻甚至器件损坏，即为单粒子效应。通常来说，由高能粒子引发的单粒子效应主要是针对超大规模数字集成电路和部分功率器件，例如随机存储器、微处理器和功率MOS场效应晶体管等器件，在单个高能粒子的轰击下产生的单粒子扰动、单粒子闭锁和单粒子烧毁等效应。而单粒子瞬态脉冲(Single EventTransients，SET)效应是指高能带电粒子轰击模拟集成电路的灵敏节点，在电路的输出端引起瞬时电压信号的异常现象。从理论上来说，单个高能粒子在大规模数字存储电路或模拟集成电路中诱发电离电荷的产生、传输和收集等物理过程是相似的，因此，SET效应又被称为模拟单粒子扰动(Analog Single Event Upsets，ASEU)现象。虽然该瞬时扰动属于“软错误”不会对集成电路本身造成损伤，但传播到后续电子系统中，会严重影响航天器工作的可靠性。而SET效应截面则是评估器件在特定空间辐射环境中扰动率的基础数据。目前，SET效应截面的测量均是通过使用费用昂贵的高端示波器完成的，不仅测量成本高，而且在加速器的辐射环境下进行测试容易损伤仪器，甚至影响测试的准确性。

因此，建立有效的单粒子瞬态脉冲效应截面的测量装置成为评价器件SET效应的首要任务。

但是，模拟集成电路中的SET效应是与目标电路的工作状态、器件受高能粒子轰击的部位密切相关的，其输出的扰动脉冲可能是正脉冲、负脉冲或双极性脉冲。针对不同的后续应用电路，不同极性的脉冲可能会产生不同程度的影响。因此，为准确评估SET效应对航天电子系统的实际影响程度，避免出现效应过评估和欠评估现象；应针对不同的SET扰动阈值电压，分别测量正脉冲和负脉冲的扰动截面，特别是双极性脉冲应被看作两次扰动，分为正脉冲和负脉冲分别进行扰动截面的统计。但目前示波器的处理方式是，只将一个双极性脉冲看作一个正脉冲或负脉冲进行计数，从而出现了对效应的欠评估，增大了器件在空间中应用的风险性。此外，不同的后续电路对扰动脉冲响应的阈值也有差别，测量装置必须具有调节输入脉冲阈值电压的功能。因此，用于单粒子瞬态脉冲效应截面测量的装置，应该能对不同阈值电压的正脉冲和负脉冲分别进行截面数据的统计，给出准确的SET扰动截面数据。

发明内容

本实用新型的目的是：针对现有的单粒子瞬态脉冲效应截面的测量中存在的不足，从而提供一种测量单粒子瞬态脉冲效应截面的装置。该装置通过正负脉冲触发电路实现对正负单粒子瞬态脉冲的区别性检测，利用正负脉冲整形电路和正负脉冲计数电路，完成单粒子瞬态脉冲效应截面的测量，同时解决了在地面模拟空间辐射环境中测量单粒子瞬态脉冲效应截面时，双极性脉冲需要分为正脉冲和负脉冲分别处理的问题。

为了实现上述目的，本实用新型的技术解决方案是：

一种单粒子瞬态脉冲效应截面的测量装置，其特征在于，该测量装置包括：稳压电源、正负脉冲触发电路、正负脉冲整形电路、正负脉冲计数电路和计数复位电路；所述的稳压电源输出三路不同输出值的电压，其中两路为正负脉冲触发电路提供工作电压，电压输出值范围为-15V～+15V，另一路为计数复位电路、正负脉冲整形电路和正负脉冲计数电路提供工作电压，电压输出值为0～+5V；

所述的正负脉冲触发电路，用于完成触发电平的设置，和对输入单粒子瞬态脉冲信号的甄别、放大；

所述的正负脉冲整形电路，用于将甄别、放大后的单粒子瞬态脉冲信号转换成标准数字信号，从而触发其后的计数电路；

所述的正负脉冲计数电路，用于实现对输入的标准数字脉冲信号的计数功能；

所述的计数复位电路，用于完成单粒子瞬态脉冲效应截面测量后，对正负脉冲计数电路进行清零复位。

作为上述技术方案的一种改进，所述的正负脉冲触发电路均为高输入阻抗的比较器，包括：正脉冲触发电路和负脉冲触发电路，其一个输入端为单粒子瞬态脉冲输入端，另一个输入端为比较电路输入端，分别由正压/负压及其输入电阻构成，输出端均连接正负脉冲整形电路；

所述的比较器电路的输入电阻不小于10¹²Ω、响应速度高于1MHz、转换速率大于8V/μs。