一种抗辐照1553总线收发器设计

针对宇航用高抗辐照能力1553B总线应用领域,需要设计具有高可靠性和高抗辐照性能的1553B总线收发器。为了实现这一要求,提出了一种电压模形式的总线收发器系统结构,并根据应用环境采用逻辑加固和版图优化加固技术,有效提高了电路的抗辐照能力,设计出了高抗辐照性能的总线收发器电路。电路采用0.6μm CMOS工艺流片,通过测试电路性能指标符合设计要求。     

抗总剂量Boost型 DC-DC转换器设计

采用设计加固方法,基于标准商业0.35微米CMOS工艺,设计了抗总剂量Boost型 DC-DC转换器芯片。从系统设计角度出发,综合采用了同步整流、高开关频率、自适应动态斜坡补偿等技术提高DC-DC转换器性能和抗辐照能力;分别从电路级和器件级对转换器进行了加固设计。考虑DC-DC转换器总剂量效应,电路级加固分别从模拟电路加固和数字电路加固着手;提高环路稳定裕度,有效的提高转换器反馈环路的抗总剂量能力。为有效的降低场区辐射寄生漏电,器件级采取的加固措施是转换器的控制部分MOS管采用H栅实现,输出功率MOS管采用环形栅实现。辐照实验结果表明,设计的抗总剂量Boost型 DC-DC转换器在总剂量超过120 krad (Si )后才出现功能失效,而非加固的电路在总剂量超过80 krad (Si )后才出现功能失效;加固电路的辐照后电流明显小于非加固电路;加固电路的辐照后效率也高于非加固电路。     

抗辐射数字电路加固技术研究

文章对电路抗辐射的机理进行了研究,提出了几种提高数字电路抗辐射能力的方法:通过工艺控制减小辐射后的背栅阈值电压漂移,通过版图增加体接触、采用环型栅等结构提高单元的抗辐射能力,通过对电路关键节点的加固提高整体电路的抗辐射能力。为了验证加固方法的可靠性,设计了一款电路进行抗总剂量、抗瞬态剂量率、抗中子辐射、抗单粒子辐射等多种试验。通过辐照试验结果可以看到,采用抗辐照方法设计的电路具有较强的抗辐照能力,为今后抗辐照电路的研制和开发奠定了坚实的基础。     

一种采用半速结构的CMOS串行数据收发器的设计

设计了一种单片集成的CMOS串行数据收发器．该收发器用于线上速率为1.25Gb/s的千兆以太网中,全集成了发送和接收的功能,主要由时钟发生器、时钟数据恢复电路、并串／串并转换电路、线驱动器和均衡器组成．为了降低系统设计难度和电路功耗,收发器采用了半速率时钟结构．电路采用1.8V 0.18μm 1P6M CMOS数字工艺,芯片面积为2.0mm×1.9mm．经Cadence Spectre仿真验证以及流片测试,电路工作正常,功能良好．     

紫外焦平面探测器读出电路抗辐照加固设计

分析了MOS器件的辐照特性及辐照失效机理。基于Global Foundries 0.35μm CMOS工艺,设计了一款320×256抗辐照加固紫外焦平面读出电路。该电路数字部分MOS管采用环形栅和双环保护进行加固,并在读出电路表面交替生长了SiO2-Si3N4复合钝化层。对加固后的读出电路进行了γ辐照试验,并使用示波器实时监测读出电路的输出状态。对比加固前后的读出电路实时辐照状态表明,加固后的读出电路抗辐照性能得到了明显提高,其抗电离辐照总剂量由35krad(Si)提升至50krad(Si)。     

一种采用半速结构的CMOS串行数据收发器的设计

设计了一种单片集成的CMOS串行数据收发器.该收发器用于线上速率为1.25Gb/s的千兆以太网中,全集成了发送和接收的功能,主要由时钟发生器、时钟数据恢复电路、并串/串并转换电路、线驱动器和均衡器组成.为了降低系统设计难度和电路功耗,收发器采用了半速率时钟结构.电路采用1.8V 0.18μm 1P6M CMOS数字工艺,芯片面积为2.0mm×1.9mm.经Cadence Spectre仿真验证以及流片测试,电路工作正常,功能良好.     

一种抗辐照的光电探测芯片设计

光电耦合器的核心模块是光电探测芯片。介绍了一种抗辐照光电探测芯片的设计,该电路基于0.5 μm标准互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺研制,内部包含跨阻放大器(TIA)、基准源和比较器等模块电路,并通过电路结构和版图设计进行抗辐照加固。测试结果表明,抗总剂量能力达到200 krad(Si),同时,该芯片数据传输速率可达10 MBd,其输入高电流范围为6~18 mA。     

DICE加固结构触发器的重离子实验研究

摘 要：基于0.18μm工艺平台,对双互锁存储单元（Double Interlocked Storage Cell,DICE）结构的触发器电路进行重粒子试验,重点验证单粒子效应（Single Event Effect,SEE）中的单粒子翻转（Single Event Upset,SEU）对体硅CMOS工艺器件及电路的影响。对比分析不同频率、不同驱动能力、不同版图结构和不同电压这四种情况下的辐照数据,验证电路抗辐照性能的有效性。实验结果表明：在实际工作中合理考虑DICE触发器的工作频率、工作电压、版图面积、节点驱动等因素,可满足航空航天应用的需求。     

一种用于100/1000 Base-TX收发器的模拟均衡器和基线漂移消除电路

提出了一种用于100／1000 Base-TX收发器的频域均衡器和新颖的基线漂移消除电路．均衡器采用混和信号模式的自适应控制环路,系统优化使其性能不依赖于信道模型的精确性,控制环路稳定可靠,该均衡器还同时实现自动增益控制功能;基线漂移消除电路采用峰值检测器监测基线漂移,用负反馈思想实现漂移量的消除,消除精度高,性能可靠．电路采用0．25μm CMOS工艺进行了硅片验证,与文献结果相比,本文方案在性能和芯片面积上均具有明显优势．     

辐照对PDSOI RF MOS体接触结构器件性能的影响

基于抗辐照加固0.35μm PDSOI CMOS工艺制作了RF NMOS器件,研究了电离总剂量辐照对不同体接触结构、栅结构器件性能的影响.在其静态工作模式下,分别考虑了辐照对器件转移特性、泄漏电流、跨导及输出特性的影响;在其交流工作模式下,分别考虑了辐照对其交流小信号电流增益、最大有效/稳定增益、截止频率和最高震荡频率的影响.试验结果表明,与同类非加固工艺器件相比,此种PDSOI RF NMOS抗辐照性能更好,其中以LBBC和LTS型体接触器件受电离总剂量辐照影响最小,并且可获得截止频率22.39 GHz和最高振荡频率29.19 GHz.     

GaAs 10 bit DAC的抗辐射设计和实验

通过分析砷化镓(GaAs)器件的电离辐射剂量率辐照机理和效应,结合电路结构,描述了砷化镓10 bit数模转换器(DAC)的电离辐射剂量率辐射效应、抗辐射设计和辐照实验。在电路设计上,10 bit DAC由两个5 bit DAC组成,通过芯片内部合成10 bit DAC,有效降低了芯片面积和制造工艺难度;通过分析电路的电离辐射剂量率辐射效应,针对敏感电路进行局部电路的抗辐射设计,提高电路抗辐射能力;结合实验条件和器件引线分布,设计合理的辐照实验方案,开发辐照实验电路板,进行辐照实验,获得科学的实验结果,验证电路的抗辐射能力。实验结果表明该数模转换器能够抗3×1011rad(Si)/s剂量率的瞬时辐照。     

砷化镓8Bit ADC电路的抗辐射设计和辐照试验研究

砷化镓模数转换器(ADC)具有良好的电性能和耐辐照能力,广泛应用于各种领域,尤其是航空航天领域.电路的抗辐射能力与设计和工艺密切相关,在前期对电路进行辐照试验基础上,针对电路设计和工艺制造进行大规模集成电路的抗辐射研究,改进电路的设计和工艺制造技术,提高电路的抗辐射能力.本文主要对该电路的设计、工艺研究和γ总剂量辐照试...     

先进工艺对MOS器件总剂量辐射效应的影响

器件栅氧厚度的减小、场氧工艺的改变以及衬底材料的不同等都将导致MOS器件的总剂量辐射效应发生改变.亚阈斜率、阈值电压漂移、衬底技术和场氧抗辐射能力已经成为器件按比例缩小给器件带来冲击的最主要的四个方面.综述了上述条件、高k介质/硅系统以及选择SOI材料作为衬底材料对MOS器件总剂量辐射效应的影响.     

一种抗辐射LVDS驱动电路IP设计

低压差分信号(Low Voltage Differential Signaling,LVDS)在航天通讯领域有着广泛的应用,为解决LVDS驱动器电路在宇宙辐射环境中的单粒子闩锁和总剂量问题,给出了低成本抗辐射解决方案,提出了一种改进结构的抗辐射加固技术,不仅解决了现有工艺下带隙基准电路的温漂问题,而且还可以利用设计的抗辐射单元库来满足抗辐射加固要求,简化了电路设计。基于0.18μm CMOS工艺模型库,利用Hspice进行仿真,该电路传输速率达到400 Mb/s,具有抗单粒子特性,满足航空航天领域对抗辐射LVDS驱动电路的使用要求。     

自由空间用半导体激光器抗辐射的研究

为了提高半导体激光器的抗辐射性能,满足空间应用的需要,在介绍了空间辐射环境的基础上,对空间辐射在半导体激光器中产生的总剂量效应、单粒子翻转效应和位移效应进行了分析,并探讨了半导体激光器在空间辐射环境中相应的抗辐射防护技术。对980 nm单模半导体激光器采用了端面镀膜、Al2O3绝缘介质层、真空封装等抗辐射的改进措施,有效地提高了半导体激光器的抗辐射能力。     

光MOS固体继电器抗电离辐射研究

分析了光MOS固体继电器在电离辐照条件下的失效模式,并针对组成器件的不同元器件提出了抗辐射的设计方案。采取了包括优化材料、合理设计器件结层厚度、选用抗辐射能力强的钝化膜等工艺技术制作样品,并通过试验对比确认了抗辐射方案的有效性,结果表明,器件抗辐照能力大于30krad（Si）,能够满足对星用光MOS固体继电器抗辐射能力的要求。     

基于FPGA的嵌入式加固系统设计

针对空间辐照环境,设计了一款基于FPGA平台抗辐照加固嵌入式系统。通过对存储单元进行三模冗余设计和(12,8)汉明码EDAC编码设计进行加固。对MC8051 IP核、I2C IP核、判决器,EDAC编码解码器等模块进行部分动态可重构设计。使用ICAP接口进行回读对比和动态可重构操作。系统配置后,定时对其进行回读对比。当检测到FPGA发生单粒子翻转时,采用部分重配置消除单粒子影响,使系统恢复正常。     

空间辐射环境下光源辐射性能的比较和选择

激光光源器件是卫星光通信系统中重要的终端部件,它的工作性能直接影响着光通信系统最终的误码率。对常用的LED、LD、YAG、VCSEL光源器件的空间辐射特性进行了总结和比较,结果表明,VCSEL器件无论在阈值电流还是在输出功率方面均具有更优越的抗辐射性能,更适合作为卫星光通信系统中的光源器件。     

Effective electromagnetic shielding of plastic packaging in low-cost optical transceiver modules

A low-cost plastic package of the standard 1 /spl times/ 9 type with effective electromagnetic (EM) shielding ability is developed. Optical transceiver modules with transmission rates of 155 Mb/s and 1.25 Gb/s are tested to evaluate the EM shielding against emitted radiation from the plastic packaging. The results show that the packaged optical transceiver modules exhibit shielding effectiveness (SE) of over 20 dB. The EM shielding properties of plastic materials consisting of nylon66 and liquid crystal polymer (LCP) with carbon fiber reinforced are investigated. The effects of weight percentage of fibers, carbon fiber length, and material thickness on the SE of the plastic composites are studied both from the plane-wave and near-field sources approaches. The packaged plastic optical transceiver modules with their good SE are suitable for use in low-cost and low electromagnetic interference (EMI) Gigabit Ethernet lightwave transmission systems.