面向VLSI的门级单粒子效应评估技术

由于空间辐射环境充满了各类射线和高能粒子，非常容易诱发集成电路发生单粒子效应，因此有必要开发对应的评估技术，分析单粒子效应对超大规模集成电路（VLSI）的影响。以ISCAS89测试基准电路为主要研究对象，提出了一种适用于VLSI的单粒子效应评估技术，可以通过脚本自动生成仿真和测试文件，实现任意节点的故障注入，并可以在任何一种支持硬件描述语言的EDA仿真工具上进行评估。分别对使用三模冗余技术、自刷新寄存器技术加固后的电路和原始电路进行了对比评估。评估结果符合逻辑，验证了门级单粒子效应评估测试技术的有效性。通过提出的评估技术，可以快速评估电路的抗辐射能力，提高查找设计缺陷、对电路进行针对性加固的效率，对于提高集成电路的安全性和稳定性有着重要的应用价值。     

Virtex-5系列SRAM型FPGA单粒子效应重离子辐照试验技术研究

针对SRAM型FPGA在空间辐射环境下易发生单粒子效应,影响星载设备正常工作甚至导致功能中断的问题,开展了SRAM型FPGA单粒子效应地面辐照试验方法研究,提出了配置寄存器和BRAM的单粒子翻转效应测试方法,并以Xilinx公司工业级Virtex-5系列SRAM型FPGA为测试对象,设计了单粒子效应测试系统,开展了重离子辐照试验,获取了配置寄存器、BRAM以及典型用户电路三模冗余前与三模冗余后的单粒子翻转效应试验数据和器件单粒子闩锁试验数据,最后利用在轨预示分析软件针对高轨环境进行了在轨翻转率分析计算,可为该器件的空间应用辐射敏感性分析提供基础数据与加固设计指导。     

一种基于FPGA的MRAM单粒子效应分析系统

基于FPGA设计了一套MRAM单粒子效应分析系统。该系统分为主控板和测试板,采用了可替换的测试板设计,能兼容不同封装的MRAM器件,通过FPGA主控程序和labVIEW上位机监测程序,能实时监测MRAM器件的单粒子效应,包括单粒子锁定、瞬态和翻转。此外,该系统与MRAM的单粒子效应分析流程紧密结合,可进一步定位MRAM器件的单粒子失效模式。经验证,单粒子系统能有效检测和分析MRAM的单粒子效应。     

SRAM型FPGA单粒子辐照试验系统技术研究

单粒子辐射效应严重制约FPGA的空间应用,为提高FPGA在辐射环境中的可靠性,深入研究抗辐射加固FPGA单粒子效应评估方法,设计优化单粒子效应评估方案,开发相应的评估系统,提出基于SRAM时序修正的码流存储比较技术和基于SelectMAP端口配置回读技术。借助国内高能量大注量率的辐照试验环境,完成FPGA单粒子翻转（SEU）、单粒子闩锁（SEL）和单粒子功能中断（SEFI）等单粒子效应的检测,试验结果表明,该方法可以科学有效地对SRAM型FPGA抗单粒子辐射性能进行评估。     

空间粒子辐射引起存储单元多位比特纠错方案

介绍了汉明码检/纠错的原理,并以IDT公司开发的具有检测两位错误和纠正一位错误的IDT49C465检/纠错电路单元为基础,针对主存储器某地址单元遭遇高能粒子轰击导致两位或多位比特出错的情况,提出了解决这类错误的一种方案。此方案通过利用阵列移位寄存器组对存储区数据进行转置来实现,并对此方案的数据可靠性做了概率分析。     

空间粒子辐射引起存储单元多位比特纠错方案

介绍了汉明码检/纠错的原理,并以IDT公司开发的具有检测两位错误和纠正一位错误的IDT49C465检/纠错电路单元为基础.针对主存储器某地址单元遭遇高能粒子轰击导致两位或多位比特出错的情况,提出了解决这类错误的一种方案.此方案通过利用阵列移位寄存器组对存储区数据进行转置来实现,并对此方案的数据可靠性做了概率分析.     

星载计算机抗辐射加固技术研究

“星载计算机抗辐射加固技术”目标是掌握星载计算机系统级抗辐射加固技术。课题通过单粒子效应试验和总剂量效应试验对386ex的抗辐射能力进行了重点评估，针对星载计算机的抗辐射薄弱环节，研究抗辐射加固措施，完成了386ex三机变结构和486单板双机两种抗辐射原理样机。在抗单粒子效应方面重点研究了多机容错技术和存储器校验技术；在抗总剂量效应方面重点研究了屏蔽材料和屏蔽工艺实现，实践中用钨实现了电子元器件的局部屏蔽。软件方面重点研究了实时多任务操作系统及其抗辐射问题。     

65nm工艺下单粒子加固锁存器设计

随着工艺尺寸的缩减,单粒子引发的软错误成为威胁电路可靠性的重要原因.基于SMIC 65 nm CMOS工艺,提出一种单粒子加固锁存器设计.首先针对单粒子翻转,使用具有状态保持功能的C单元,并且级联成两级;然后针对单粒子瞬态,将延迟单元嵌入在锁存器内部并与级联C单元构成时间冗余;最后选择基于施密特触发器的电路作为延迟单元.实验结果表明,相比已有的加固设计,该锁存器不存在共模故障敏感节点,还能容忍时钟电路中的单粒子瞬态;版图面积、功耗和时钟电路功耗分别平均下降30.58%,44.53%和26.51%;且该锁存器的功耗对工艺、供电电压和温度的波动不敏感.     

一种简单实用的移位寄存器检查电路

<正> 一、绪言在数字化仪器、仪表的数据通道和显示、打印部件中,一般都有多位并联或串联的移位寄存器或静态存贮器.仪器、仪表的数字位数越多,寄存器的位数也越多.一旦寄存器某一个或几个单元出现故障时,检查起来相当不便.因此,有些仪器采用编排一组"标准"码,在仪器自检时送进数据通道进行检查.也有的仪器配误码率仪,用以检查.本文是介绍一种简单实用的寄存器检查电路,能在仪器检查时,直观地从显示和打印结果上判断出数据通道的好坏.有故障时,能快速准确地判断出寄存器故障点,给检修带来方便,非常实用.     

一种基于动态迁移技术的寄存器保护方法

在强辐射环境中,寄存器会受到高能粒子冲击而发生位翻转导致寄存器内容发生变化,称这种现象为寄存器故障。对关键寄存器进行定义,提出一种寄存器保护模型,通过动态申请系统当前空闲的寄存器作为关键寄存器的备份,在运行过程中运用动态迁移技术对关键寄存器进行保护,使寄存器自身具有一定的容错能力。     

Compact ultra‐wideband bandpass filter with variable notch characteristics based on transversal signal‐interaction concepts

A novel technique is presented to design highly compact microstrip ultra‐wideband (UWB) bandpass filters that exhibit high selectivity quasi‐elliptical response. The design is based on transversal signal‐interaction concepts that enable the inclusion of single or dual notch‐bands within the filter's passband to eliminate interference from other services that coexist within the UWB spectrum. The filter configuration comprises of two transmission paths which include folded T‐shaped stepped impedance resonators (SIRs) that are capacitively coupled with the input/output lines to enable signal transmission. It is shown that by combining the filters of different passband centre frequencies an UWB filter can be realised with either a single‐ or dual‐notch function. The theoretical performance of the filter is corroborated via measurements to confirm that the proposed filter exhibits UWB passband of 123% for a 3 dB fractional bandwidth, a flat group‐delay with maximum variation of less than 0.3 ns, passband insertion loss less than 0.94 dB, high selectivity, a sharp rejection notch‐band with attenuation of ?23 dB, and a good overall out‐of‐band performance. Furthermore, the filter occupies a significantly small area of 94 mm² compared with its classical counterparts. © 2014 Wiley Periodicals, Inc. Int J RF and Microwave CAE 24:549–559, 2014.     

Duffing振子与分数傅里叶变换的Chirp水印检测性能对比研究

研究Duffing 振子和分数傅里叶变换在Chirp类水印检测中的性能比较。首先分析目前分数傅里叶变换检测Chirp类水印的不足, 然后将嵌入在载体低频小波域的非周期Chirp信号通过分块平滑转换为单频周期信号, 利用Duffing振子阵列检测器检测微弱的周期信号。实验表明, 当信噪比为-41 dB时, Duffing振子仍然能有效检测到水印的存在, 此时分数傅里叶变换失效; 而当信噪比较高时, 分数傅里叶变换计算较Duffing振子检测简单。     

Wideband balanced microstrip‐to‐microstrip vertical transition

A wideband balanced microstrip‐to‐microstrip vertical transition is proposed. This vertical transition is based on the back‐to‐back hexagonal microstrip lines with a slot on the common ground. The etched slot is used to achieve the vertical transmission of differential‐mode signal and the suppression of common‐mode (CM) signal. The back‐to‐back hexagonal microstrip lines enable the transition to obtain wide bandwidth. One prototype shows the fractional bandwidth (|S_dd11| ≤ ?15 dB) of 63%, the minimum (maximum) insertion loss of 0.7 dB (1.9 dB), and the minimum CM suppression inside passband of 27 dB.     

弱信号锁相放大CD552-R3电路

锁相放大电路是微弱信号检测的重要方法.基于CD552-R3相敏检波芯片设计了一种锁相放大电路,应用于大背景噪声下微弱信号的检测.采用信号发生器产生的标准信号和染噪信号,对该锁相放大电路进行了鉴幅和鉴相性能测试,并在不同强度噪声下对弱信号进行检测.测试结果表明:研制的锁相放大电路输出线性度高于0.9999,具有良好的鉴幅和鉴相特性,能将信噪比为-36 dB的毫伏级信号提取出来,可用于大背景噪声下微弱信号的检测.     

适用于像素CZT辐射探测器ROIC的高精度S/H电路

为了提高像素CZT辐射探测器读出电路的精度,用Cadence 的Spectre工具基于GSMC0.18 μm工艺模型模拟仿真,设计了一种适用于像素CZT辐射探测器读出电路的高精度双相采样保持电路.首先,用两个电流脉冲信号源建立了前置放大器的输出信号模型,它包括高频噪声和幅度为0.28 mV有用信号.然后,设计了一个用于高精度采样保持电路的高性能运算放大器.经过模拟仿真得到其共模输入范围为0.6～1.4 V,直流增益为74～80 dB,相位裕度大于60°.最后完成了高精度双相采样保持电路的设计,仿真结果显示它能很好的跟随输入信号的形状并且能在信号幅度达到相对误差为0.35%的采样保持精度.     

基于改进高速单光子探测器的复合跟踪控制系统设计

由于半导体红外、光电倍增管单光子探测器受到噪声数据的影响,使得光子计数统计结果不精准,导致应用跟踪系统后,存在控制效果差的问题;利用雪崩光电二极管探测入射光和雪崩现象,改进高速单光子探测器;通过反馈控制环节实现猝灭,终止雪崩,将电压恢复到偏置电压;利用改进后的探测器设计单光子探测信号检测电路,获得所需要的基准电平,完成复合跟踪控制系统的硬件结构设计;设计信号传输计数控制流程,并结合判别公式确定高速单光子探测器与单个因素跟踪度;调节单光子探测器发射触发信号,根据所得到的信号确定组合跟踪脉冲光子数,以此为依据调整跟踪方案,完成系统软件结构设计;实验结果表明,改进后的高速单光子探测器在复合跟踪控制系统应用中,在38.5 ns时计数达到220个,与实际结果一致,具有较好的跟踪控制效果。     

非共振光声CO_2气体检测系统

非共振光声红外气体检测系统结构简单、成本低,有很好的应用前景。设计和制备了基于MEMS电调制光源、驻极体麦克风和单腔室及双腔室非共振光声探测器的气体检测系统。根据系统的频率响应特性选择了最佳的光源调制频率,并对不同体积分数的CO2气体进行了测试。相对于传统的单腔室结构,设计的双腔室结构有效提高了系统的响应信号幅值,并降低了气体检测限,单腔室系统的检测限约为7.2×10-6,双腔室系统的检测限约为2.1×10-6。     

A new chaos detector

This paper proposes a new detector for chaos. It is simpler and numerically less intensive than previous methods. It is more robust than previous methods. It works well even with short data sets (200 time scalar points), in the presence of noise (as low as 4 dB signal to noise ratio in stationary additive white Gaussian noise), and with severe data level quantization (data quantized to five bits). The theory behind the new detector is given, and examples of its application to the Logistic, Henon, and Lozi Maps are shown. The new chaos detector is briefly compared to existing methods such as the estimation of the largest Lyapunov exponent, the correlation or attractor dimension, and the entropy of the data set. Conventional electrical engineering signal analysis tools (such as the Discrete Fourier Transform) fail to help in the detection of chaos. This failure is explored. Sinusoids and several types of noise are input to the detector and the outputs are recorded. The basis for a binary signaling scheme which uses chaotic sequences and the new chaos detector is briefly described.     

一种双色激光接收放大电路设计

为了实现对双色激光探测器的光电信号转换和处理,设计一种高增益光学接收电路.采用前置放大器和主放大器两部分放大电路,使用多级放大器级联,通过优化各级放大器的放大倍数和级间匹配,实现高增益放大,并转换为差分信号,实现与后级模数转换器件的匹配.通过对接收电路的测试表明,可以有效输出稳定的高增益高信噪比双色信号,实现前放100倍、主放56 dB的放大和差分信号输出.