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SEM的FPGA抗单粒子翻转技术研究及验证

随着FPGA片内纠检错技术的发展,Xilinx公司在旗下的SRAM型FPGA上应用了一种名为软错误修复(SEM)的加固技术,大幅提升了配置RAM的单粒子软错误检测和修复效率。但这种片内加固技术本身需要使用一定的逻辑和存储资源,同样也有发生单粒子软错误的风险。本文分析了应用SEM加固技术的必要性和存在的问题,提出一套基于SEM的FPGA抗单粒子翻转解决方案,并给出了在XC7K410T型FPGA上的试验验证结果,验证了加固技术的有效性。     

SRAM型FPGA总剂量效应实验研究

为了探索SRAM型FPGA器件的总剂量效应测试方法及效应敏感参数,以XC2S100为实验样品,设计了两种配置电路,利用~(60)Co γ辐照装置进行了总剂量效应辐照实验.通过对实验结果的分析,给出了SRAM型FPGA器件配置存储器及块存储器的测试流程,并指出功耗电流是表征效应的最敏感参数.这些结果对建立SRAM型FPGA的考核方法及测试方法打下了坚实的基础.     

FPGA单粒子效应的脉冲激光试验方法研究

通过测试基于静态随机存储器（SRAM）的现场可编程门阵列（FPGA）芯片的单粒子效应,研究脉冲激光的试验方法,评估脉冲激光试验单粒子效应的有效性。研究表明,激光光斑聚焦深度和激光注量是影响脉冲激光单粒子效应试验的重要因素。试验发现,脉冲激光在较高能量时,单个激光脉冲会触发多个配置存储位发生单粒子翻转,造成芯片饱和翻转截面偏大。激光辐照芯片时,观察到芯片的内核工作电流以1～2 mA的幅度逐渐增加,在此期间器件工作正常。试验获得了Virtex 2 FPGA芯片的静态单粒子翻转截面和翻转阈值。通过对比激光与重离子的试验结果发现,二者在测试器件单粒子翻转方面基本一致,脉冲激光可有效研究芯片的单粒子效应特性。     

基于FPGA的全谱岩性密度数据采集系统

设计了一种基于FPGA(现场可编程逻辑器件)的全谱岩性密度数据采集系统,该系统能够在测井过程中对核脉冲信号进行全谱采集,可形成完整谱图,提供更多的地层信息,满足用户需要.该系统基于FPGA设计,用于数据采集和数据处理.为保证探测精度设计了脉冲调理电路,同时配合使用高速AD进行数字量化,采用双端口RAM技术保证数据传输的实时性.通过Modelsim仿真和板级测试,系统测得谱图准确,运行稳定,可广泛应用于生产测井.     

中子单粒子效应数据获取系统设计与实现

单粒子效应是一种威胁航天器安全的空间环境效应,为了航天事业的发展,对该效应进行模拟实验尤为重要,中国散裂中子源(CSNS)建设的大气中子辐照谱仪(ANIS)为该实验提供了先进的中子单粒子效应测试与科研平台。基于Qt开发了中子单粒子效应测试系统的数据获取系统软件,应用于ANIS谱仪,通过该软件能够实现对测试系统的配置和监测、数据存储和显示等。通过在实验室和ANIS谱仪的实验结果表明,该数据获取系统软件稳定可靠,可以满足ANIS谱仪单粒子效应测试需求。     

Flash型FPGA的单粒子效应测试系统研制

研制了一套Flash型FPGA的单粒子效应测试系统,其具有片上SRAM/Flash ROM单粒子翻转效应测试、D触发器单粒子效应测试、锁相环与时钟网络单粒子瞬态效应测试、单粒子瞬态脉冲宽度测试等功能。本文介绍了该系统的测试原理和软硬件实现方法。     

光电耦合器的单粒子瞬态脉冲效应研究

利用脉冲激光模拟单粒子效应实验装置研究光电耦合器HCPL-5231和HP6N134的单粒子瞬态脉冲(SET)效应.实验获得了相关器件的单粒子瞬态脉冲波形参数与等效LET的关系,并甄别出器件SET效应的敏感位置,初步分析了SET效应产生的机理.利用脉冲激光测试了光电耦合器的SET宽度与等效LET的关系,并尝试测试了两种光电耦合器的SET效应的截面,其中,HCPL-5231的实验结果与其他文献利用重离子加速器得到的数据符合较好,验证了脉冲激光测试器件单粒子效应的有效性.     

基于差频检测技术的高速AD单粒子翻转评估方法研究

本文基于差频检测的原理,提出一种在高频动态输入模式下,对高速高精度模数转换器(AD)的抗单粒子翻转效应进行评估的测试方法,并以一款8位3 GSPS高速AD为测试对象,设计开发了一套高速AD单粒子翻转效应测试系统,对目标器件进行了重离子试验。通过对试验结果的图像和错误数据进行分析,评估参试器件的抗辐照性能参数,为抗辐照高速高精度AD的加固设计提供数据支撑。     

重离子辐照效应检测系统的研制

为进行静态随机存储器芯片和可编程外围接口芯片的单粒子效应研究,研发了重离子辐照效应检测系统.系统特点是人机界面友好,操作方便、直观,实现了可靠的控制与数据采集.在HI-13串列加速器上,利用此系统对静态随机存储器HM1-65642(SRAM 8K×8bit)和可编程外围接口电路ID82C55A的单粒子翻转效应和单粒子锁定效应成功地进行了试验研究,完成两种器件5种离子16O、35Cl、55Fe、79Br、127I及反冲197Au的单粒子效应的测量.