[发明专利]单粒子瞬态脉冲宽度测量电路

说明书

技术领域

本发明涉及电脉冲宽度测量技术领域，特别涉及一种单粒子瞬态脉冲宽度测量电路。

背景技术

随着航天电子器件集成度的不断提高，空间辐射已经成为影响航天器可靠性和运行寿命的重要因素。辐射对集成电路的影响主要分为两大类：单粒子效应和总剂量效应。总剂量效应是集成电路长期处在辐射环境中，辐射效果积累所产生的效应；单粒子效应是辐射能量粒子进入集成电路后，辐射效果即时作用所产生的效应。其中单粒子效应可细分为三类：

1、单粒子软错误效应：包括单粒子翻转效应，单粒子瞬变效应，单粒子多翻转效应等，在短时间内对电路节点产生干扰。

2、具有潜在危险性的效应：如单粒子闩锁效应，如不加以控制，可能会导致芯片发生单粒子烧毁。

3、单粒子硬错误效应，如位移损伤等，会使得芯片中的晶体管彻底不能工作。

其中，单粒子瞬变效应是常见的影响芯片性能的主要因素，当芯片放置在辐射环境中，周围能量粒子会注入到芯片内部，通过电离辐射在能量粒子的运动轨迹上产生一定数目的电子、空穴对，这些电子、空穴对会在电场的作用下被电路节点吸收，改变节点电平，如果没有反馈回路，那么当单粒子作用的时间结束后，该节点电平又会恢复回原来的值，从而在电路中产生一个脉冲信号。

为了深入研究单粒子效应的发生机理、规律，测量各种星载电子元器件和集成电路的辐射敏感参数，评价其抗单粒子效应的水平和故障风险，为器件选型和抗辐射加固措施提供依据，需要搭建有效的测量环境，对瞬态脉冲信号宽度等特征进行准确测量。其中测量环境往往选择地面辐照实验，通过模拟产生宇宙射线粒子对待测芯片进行轰击试验，模拟真实的宇宙空间辐射环境。在对脉冲信号宽度进行测量时，根据入射粒子种类、能量等不同，产生的单粒子脉冲信号电平维持时间也不同，脉冲宽度可以从几十皮秒到一千皮秒以上。如果采用传统的示波器或逻辑分析仪等检测设备测量单粒子瞬态脉冲宽度，要求测量设备的频率必须非常高，这样的高频设备往往国内不能生产，国外也禁止输出，这使得测量成本非常高，实现难度大。如果采用片上电路进行测量，现有的脉冲宽度测量方法往往通过外部输入高频信号对脉冲信号采样来进行测量，因此捕获精度受采样信号的频率和波形影响，实际测量中也难以提供频率极高，波形特点又十分优良的采样信号，使得电路可测范围小，测量精度低。

发明内容

针对之前测量电路可测范围小，测量精度低的缺点，本发明提供一种单粒子瞬态脉冲宽度测量电路，包括：

控制信号产生电路，具有单粒子脉冲接收端、脉冲开始信号输出端和脉冲结束信号输出端，当在单粒子脉冲接收端接收到单粒子脉冲信号，脉冲开始信号输出端输出的脉冲开始信号发生翻转，当该单粒子脉冲信号结束时，脉冲结束信号输出端输出的脉冲结束信号发生翻转；

至少一级延时翻转电路，每级延时翻转电路具有翻转输入端、使能输入端和翻转输出端，翻转输入端的信号发生翻转后经过一定延时将使翻转输出端输出信号发生翻转，当使能输入端的使能信号输入无效时，翻转输出端输出信号将不随翻转输入端信号变化，即，翻转输出端信号保持不变。

其中，所述脉冲开始信号输出端连接到第一级延时翻转电路的翻转输入端，其后每一级延时翻转电路的翻转输入端连接上一级延时翻转电路的翻转输出端，脉冲结束信号输出端连接到所有延时翻转电路的使能输入端。

根据本发明提供的单粒子瞬态脉冲宽度测量电路，通过改变电路级数和电路结构、电路尺寸等可以控制每级输出结果，能够调节测量位数和每级比较的测量精度，更好的适合所测单粒子瞬态脉冲的特点，可测脉冲宽度范围大，测量精度高。

附图说明

图1为本发明的一个实施例提供的单粒子瞬态脉冲宽度测量电路结构示意图

图2为本发明的一个实施例提供的控制信号产生电路的结构示意图；

图3为本发明的一个实施例提供的控制信号产生电路工作波形示意图；

图4为本发明的一个实施例提供的带逻辑功能的双稳态电路结构示意图；

图5为本发明的一个实施例提供的单粒子瞬态脉冲宽度测量电路测量一个单粒子瞬态脉冲的整体工作波形示意图；

具体实施方式