[发明专利]单粒子瞬态脉宽测量电路

说明书

本发明公开单粒子瞬态脉宽测量电路，属于基本电子电路的技术领域。该电路包括前级检测部分和后级逻辑控制部分，前级检测部分包括两个延时链与PD检测器组成的双链检测电路以及对后级逻辑控制信号进行运算的逻辑器件，后级逻辑控制部分包括对SET脉冲超出测量范围的部分脉冲进行分类计数的计数器。本发明具有面积成本低，检测精度高、测量范围广的优点。

技术领域

本发明公开单粒子瞬态脉宽测量电路，涉及宇航集成电路技术，属于基本电子电路的技术领域。

背景技术

辐照环境中的高能粒子可能会撞击集成电路中的MOS管产生额外的电子-空穴对，额外的电子-空穴对收集在MOS管的漏端，当高能粒子打击在敏感器件上时，敏感器件的逻辑状态反转，例如，存储器最初存储的“0”变为“1”，或“1”变为“0”，这会导致时序电路发生单粒子翻转（Single Event Upset,SEU）或组合电路发生单粒子瞬态（Single EventTransient,SET）效应。SET实际上是一个电压/电流脉冲，当它被触发器等时序器件捕获时，可能会导致软错误。SET脉冲的宽度是SET的一个重要特征，它决定了被捕获的概率。然而，SET宽度取决于许多因素，包括电离粒子的性质、电离粒子线性传递的能量、电离粒子在宇航空间的布局结构、电离粒子撞击目标器件的位置和角度等。在纳米级CMOS先进工艺中，准确描述SET宽度分布是一个日益受到关注的问题。

测量SET脉冲宽度有两种常用方法。第一种是基于示波器等片外测量仪器测量SET脉冲宽度，纳米级CMOS先进技术中的SET脉冲宽度通常小于100ps，芯片上焊盘和仪器探头容易造成的SET脉冲失真，影响SET脉冲宽度测量精度。另一种是利用片上测量电路测量SET脉冲宽度，片上测量方式利用反相器传播延时时间作为测量时间单元，当SET前沿在链中传播到达自触发节点时，锁存器链锁定每个反相器输出节点的电压，获得类似于10“01010”01的数字码，这种测量方式受限于反相器的传播延时时间。常用的片上测量电路有线性脉冲滤波电路和游标延迟线电路。线性脉冲滤波电路结构简单，实现面积小，但是电路的检测精度受限于单个逻辑门延时。游标延迟线电路可以实现亚逻辑门延时精度，但增加了电路复杂度和电路面积。另一方面，现有的片上测量电路通过增加电路级数的增加脉宽测量范围，这增加了电路面积和功耗，不能满足单粒子瞬态脉宽的测量要求。

发明内容

本发明的发明目的是针对上述背景技术的不足，提供单粒子瞬态脉宽测量电路，解决现有片上测量电路检测精度有限、电路面积大、不能满足单粒子瞬态脉宽测量要求的技术问题，实现以较小的面积消耗实现分辨率高且测量范围宽的单粒子瞬态脉宽测量电路的发明目的。。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

单粒子瞬态脉宽测量电路，包括前级检测部分和后级逻辑控制部分。

前级检测部分包括：第一多路选择器、第二多路选择器、第三多路选择器、第一或门、第二或门、第一缓冲器链、第二缓冲器链、与门阵列、脉冲检测器阵列、第四多路选择器、第五多路选择器、第一与门、驱动树。

后级逻辑控制电路包括：第四反相器、第二与门、第一与非门、第五反相器、D触发器、延时器、脉冲产生器、第一计数器、第二计数器。

第一多路选择器的输出端同时连接第二多路选择器和第三多路选择器的“0”输入端，第一多路选择器的“0”输入端连接SET_PLUSE信号，第一多路选择的“1”输入端连接第二触发信号。第一多路选择器的选通信号为第一触发信号。

第二多路选择器的输出端连接第一缓冲器链中第一个缓冲器的一个输入端，第二多路选择器的“1”输入端连接第一反相器的输出端，第二多路选择器的“0”输入端连接第一多路选择器的输出端，第二多路选择器的选通信号为使能信号RO_VF_EN。

第三多路选择器的输出端连接第二缓冲器链的第一个缓冲器的一个输入端，第三多路选择器的“1” 输入端连接反相器2的输出端，第三多路选择器的“0” 输入端连接第一多路选择器的输出端，第三多路选择器的选通信号为使能信号RO_VF_EN。