一種應(yīng)用于鎖相環(huán)輻照實(shí)驗(yàn)的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于鎖相環(huán)輻照實(shí)驗(yàn)的裝置，包括輻照檢測芯片和FPGA芯片，輻照檢測芯片與待測芯片相連，用于檢測待測芯片是否發(fā)生單粒子事件，以及發(fā)生單粒子事件的是待測芯片的哪一部分，然后將判斷結(jié)果信號(hào)發(fā)送給FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片通過信號(hào)線連接到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心服務(wù)器。所述輻照檢測芯片包括：第一鎖定檢測電路、第二鎖定檢測電路、紋波檢測電路、頻率檢測電路、信號(hào)判決電路、邏輯判斷電路，以及一個(gè)與待測芯片中結(jié)構(gòu)相同的鑒頻鑒相器、一個(gè)與待測芯片中結(jié)構(gòu)相同的分頻器。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：能夠自動(dòng)檢測鎖相環(huán)各個(gè)部分的輻照情況，并可通過以太網(wǎng)將檢測結(jié)果發(fā)送到遠(yuǎn)離輻照試驗(yàn)環(huán)境的監(jiān)控中心，保護(hù)了測試人員的人身安全。
【專利說明】—種應(yīng)用于鎖相環(huán)輻照實(shí)驗(yàn)的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于集成電路測量【技術(shù)領(lǐng)域】，可用于輻照實(shí)驗(yàn)中鎖相環(huán)的輻照能力的測量。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國航空航天事業(yè)的發(fā)展，抗輻照集成電路的需求也越來越大，而我國抗輻照集成電路技術(shù)水平還比較薄弱，特別是抗輻照集成電路的測試技術(shù)，一直都是抗輻照集成電路的軟肋。目前測試人員通常的做法是將有限的關(guān)鍵信號(hào)通過芯片外部引腳引出，在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過十幾米長線將芯片信號(hào)輸出到監(jiān)控中心。這樣導(dǎo)致的直接結(jié)果是:芯片的分析只限于數(shù)字電路，若對(duì)模擬電路進(jìn)行分析，則會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的衰弱，從而引起分析的不準(zhǔn)確?？馆椪占呻娐返膶＠驼撐臋z索的結(jié)果顯示，抗輻照集成電路測試技術(shù)的研究幾乎屬于空白。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種應(yīng)用于鎖相環(huán)電路輻照試驗(yàn)中輻照能力測量的裝置，可以檢測待測芯片是否發(fā)生單粒子事件，以及發(fā)生單粒子事件的是待測芯片的哪一部分。
[0004]按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述應(yīng)用于鎖相環(huán)輻照實(shí)驗(yàn)的裝置包括:互相連接的輻照檢測芯片和FPGA芯片，輻照檢測芯片與待測芯片相連，用于檢測待測芯片是否發(fā)生單粒子事件，以及發(fā)生單粒子事件的是待測芯片的哪一部分，然后將判斷結(jié)果信號(hào)發(fā)送給FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片通過信號(hào)線連接到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心服務(wù)器，將輻照檢測芯片發(fā)送過來的信號(hào)發(fā)送給服務(wù)器；所述待測芯片包括依次連接的鑒頻鑒相器、電荷泵與環(huán)路濾波器模塊、壓控振蕩器、分頻器，所述分頻器的輸出端再連接鑒頻鑒相器的輸入，形成鎖相環(huán)；所述輻照檢測芯片包括:第一鎖定檢測電路、第二鎖定檢測電路、紋波檢測電路、頻率檢測電路、信號(hào)判決電路、邏輯判斷電路，以及一個(gè)與待測芯片中結(jié)構(gòu)相同的鑒頻鑒相器、一個(gè)與待測芯片中結(jié)構(gòu)相同的分頻器；待測芯片的鑒頻鑒相器的輸出信號(hào)連接到第一鎖定檢測電路；待測芯片的鑒頻鑒相器的兩個(gè)輸入信號(hào)連接輻照檢測芯片的鑒頻鑒相器，然后再連接第二鎖定檢測電路；電荷泵與環(huán)路濾波器模塊的輸出信號(hào)連接紋波檢測電路，壓控振蕩器的輸出信號(hào)連接頻率檢測電路，壓控振蕩器的輸出信號(hào)還連接到輻照檢測芯片的分頻器，輻照檢測芯片的分頻器和待測芯片的分頻器輸出信號(hào)連接信號(hào)判決電路，通過信號(hào)判決電路判斷兩個(gè)信號(hào)是否相同；所述第一鎖定檢測電路、第二鎖定檢測電路、紋波檢測電路、頻率檢測電路和信號(hào)判決電路的輸出端連接到一個(gè)邏輯判斷電路，邏輯判斷電路輸出待測芯片中是否發(fā)生了單粒子事件以及是哪一個(gè)模塊發(fā)生了單粒子事件的判決信號(hào)。所述信號(hào)判決電路可采用異或門電路實(shí)現(xiàn)。
[0005]其中，所述輻照檢測芯片的鑒頻鑒相器、第一鎖定檢測電路和第二鎖定檢測電路的組合，用于檢測待測芯片的鑒頻鑒相器是否發(fā)生了單粒子事件。[0006]所述輻照檢測芯片的紋波檢測電路和第一鎖定檢測電路的組合，用于判斷待測芯片的電荷泵與環(huán)路濾波器模塊是否發(fā)生了單粒子事件。
[0007]所述輻照檢測芯片的頻率檢測電路和紋波檢測電路的組合，用于判斷待測芯片的壓控振蕩器是否發(fā)生了單粒子事件。
[0008]所述輻照檢測芯片的分頻器和信號(hào)判決電路的組合，用于判斷待測芯片的分頻器是否發(fā)生了單粒子事件。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明能夠自動(dòng)檢測鎖相環(huán)各個(gè)部分的輻照情況，并可通過以太網(wǎng)將檢測結(jié)果發(fā)送到遠(yuǎn)離輻照試驗(yàn)環(huán)境的監(jiān)控中心，減少了測試人員的工作量，使輻照試驗(yàn)過程中測試人員不用接近輻照試驗(yàn)環(huán)境，保護(hù)了測試人員的人身安全。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明所提出的輻照實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
[0011]圖2為待測芯片的結(jié)構(gòu)框圖。
[0012]圖3為本發(fā)明所提出的輻照檢測芯片結(jié)構(gòu)框圖。
[0013]圖4為待測芯片中的環(huán)路濾波器結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0014]本發(fā)明進(jìn)行鎖相環(huán)輻照實(shí)驗(yàn)的原理是:將待測鎖相環(huán)芯片放置在輻照區(qū)域，在輻照區(qū)域外采用一個(gè)輻照檢測芯片對(duì)正在輻照的鎖相環(huán)信號(hào)進(jìn)行檢測，判斷鎖相環(huán)是否發(fā)生單粒子事件，并判斷是哪一個(gè)模塊發(fā)生單粒子事件，然后將判斷結(jié)果通過FPGA芯片的網(wǎng)絡(luò)接口發(fā)送給遠(yuǎn)程的監(jiān)控中心，從而對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
[0015]如圖1所示，本發(fā)明的基本思想為:待測芯片104引出各個(gè)模塊的輸出信號(hào)發(fā)送給輻照檢測芯片102，輻照檢測芯片102檢測各個(gè)信號(hào)，然后通過復(fù)雜的邏輯判斷，從而判決是哪一個(gè)模塊發(fā)生了單粒子事件，然后將判決結(jié)果輸出給FPGA芯片103，由FPGA芯片103通過以太網(wǎng)口 RJ45發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心服務(wù)器。監(jiān)控中心服務(wù)器實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)并分析鎖相環(huán)抗輻照性能。輻照檢測芯片102與待測芯片104不在同一個(gè)芯片上實(shí)現(xiàn)，它是一個(gè)單獨(dú)的芯片，只是與待測芯片104做在同一個(gè)PCB板上，在做輻照實(shí)驗(yàn)時(shí)，僅待測芯片104被放置在輻照環(huán)境下。
[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0017]如圖2所示，待測芯片104包括依次連接的鑒頻鑒相器201、電荷泵與環(huán)路濾波器模塊202、壓控振蕩器VC0 203、分頻器204，所述分頻器204的輸出端再連接鑒頻鑒相器201的輸入，形成鎖相環(huán)PLL。
[0018]如圖3所示，輻照檢測芯片包括:第一鎖定檢測電路303、第二鎖定檢測電路302、紋波檢測電路304、頻率檢測電路305、信號(hào)判決電路307、邏輯判斷電路308，以及一個(gè)與待測芯片中結(jié)構(gòu)相同的鑒頻鑒相器301、一個(gè)與待測芯片中結(jié)構(gòu)相同的分頻器306。其中，鑒頻鑒相器301，第二鎖定檢測電路302、第一鎖定檢測電路303，紋波檢測電路304，頻率檢測電路305，分頻器306和信號(hào)判決電路307用于檢測待測芯片104的信號(hào)異常，邏輯判斷電路308用于對(duì)這些判決結(jié)果進(jìn)行邏輯判斷，以輸出待測芯片104中是否發(fā)生了單粒子事件，以及是哪一個(gè)模塊發(fā)生了單粒子事件的判決信號(hào)。以下對(duì)各部分的連接關(guān)系和判斷方法做詳細(xì)說明。
[0019]1、鑒頻鑒相器201發(fā)生單粒子效應(yīng)的判斷方法:將待測芯片104的鑒頻鑒相器201的輸出信號(hào)down，up引出，并連接到一個(gè)鎖定檢測電路303上，用于判斷待測芯片104是否處于鎖定狀態(tài)或者在鎖定狀態(tài)是否轉(zhuǎn)變?yōu)槭фi狀態(tài)。鎖定檢測電路303輸出信號(hào)Y2。將待測芯片104的鑒頻鑒相器201兩個(gè)輸入信號(hào)Fref，F(xiàn)div引出，并連接一個(gè)與鎖相環(huán)中相同的鑒頻鑒相器301，然后再連接一個(gè)鎖定檢測電路302，鎖定檢測電路302輸出信號(hào)Y1，若待測芯片104鎖定后，可通過兩個(gè)鎖定檢測電路的輸出信號(hào)來判斷是否鑒頻鑒相器201發(fā)生了單粒子事件。具體判斷原理如下:在待測芯片104處于鎖定狀態(tài)后，Y1，Y2信號(hào)均為高電平(表示待測芯片104處于鎖定狀態(tài))，然后對(duì)待測芯片104進(jìn)行輻照，若單粒子打到了待測芯片104的鑒頻鑒相器201上引起單粒子事件，則Υ2會(huì)變?yōu)榈碗娖剑?仍舊為高電平。若單粒子打到了待測芯片104電路的其它部分，則會(huì)引起Fref和Fdiv信號(hào)的變化，從而會(huì)導(dǎo)致Yl，Y2同時(shí)變?yōu)榈碗娖?，從而判定引起待測芯片104失鎖的單粒子事件不是發(fā)生在鑒頻鑒相器201部分，而是發(fā)生在待測芯片104的其它模塊。
[0020]2、電荷泵與環(huán)路濾波器兩個(gè)模塊合在了一起，主要是因?yàn)榄h(huán)路濾波器結(jié)構(gòu)比較特殊，它的輸入與輸出節(jié)點(diǎn)是相同的，如圖4所示，環(huán)路濾波器由電阻R1串聯(lián)電容C1然后再并聯(lián)電容C2到電源上。節(jié)點(diǎn)Vc連接到待測芯片104的電荷泵的輸出信號(hào)，同時(shí)也連接到待測芯片104的壓控振蕩器203的輸入信號(hào)。檢測電荷泵與環(huán)路濾波器發(fā)生單粒子事件的方法是在電荷泵與環(huán)路濾波器模塊202的輸出信號(hào)，也就是節(jié)點(diǎn)Vc加入一個(gè)紋波檢測電路304，用于檢測當(dāng)待測芯片104失鎖或者單粒子打在電荷泵或者環(huán)路濾波器上引起的電壓紋波。紋波檢測電路304輸出信號(hào)Y3。判斷單粒子事件發(fā)生在電荷泵與環(huán)路濾波器202上還是待測芯片104電路的其它模塊上的方法是:在鎖定狀態(tài)，檢測Y2與Y3信號(hào)，若Y2先于Y3變化，則認(rèn)為單粒子事件是發(fā)生在鎖相環(huán)電路的其它模塊，若Y3先于Y2變化，則認(rèn)為單粒子事件發(fā)生在電荷泵與環(huán)路濾波器模塊202。
[0021]3、壓控振蕩器203發(fā)生單粒子事件的檢測方法是:在壓控振蕩器203輸出信號(hào)Fout加入一個(gè)頻率檢測電路305，用于判斷壓控振蕩器203的輸出頻率是否發(fā)生變化。頻率檢測電路305輸出信號(hào)Y4。由于壓控振蕩器203輸出信號(hào)一般通過占空比調(diào)節(jié)電路將輸出頻率轉(zhuǎn)化成占空比為1:1的電路，因此，頻率檢測電路304的實(shí)現(xiàn)方法可為:采用高頻時(shí)鐘對(duì)壓控振蕩器203輸出信號(hào)進(jìn)行采樣，將連續(xù)N個(gè)高電平和N個(gè)低電平視為一個(gè)壓控振蕩器203輸出周期，一旦壓控振蕩器203輸出頻率變化，N的值將會(huì)變化，據(jù)此判斷壓控振蕩器203輸出頻率發(fā)生變化。判斷是否壓控振蕩器模塊203發(fā)生單粒子事件的方法如下:在待測芯片104處于鎖定狀態(tài)時(shí)，檢測Y3與Y4信號(hào)，若Y3首先變化，認(rèn)為單粒子事件發(fā)生在待測芯片104的其它模塊，若Y4先于Y3變化，則認(rèn)為單粒子事件發(fā)生在壓控振蕩器203部分。
[0022]4、分頻器204發(fā)生單粒子事件的檢測方法如下:將待測芯片104輸出信號(hào)Fout連接到一個(gè)與待測芯片104電路中結(jié)構(gòu)完全相同的分頻器306上，然后將待測芯片104中分頻器204輸出信號(hào)Fdiv與添加的分頻器306輸出信號(hào)通過一個(gè)信號(hào)判決電路307(可采用異或門電路實(shí)現(xiàn))進(jìn)行判斷兩個(gè)信號(hào)是否相同，從而輸出信號(hào)Y5。判斷分頻器204發(fā)生單粒子事件的方法為:檢測Y5信號(hào)，一旦Y5信號(hào)發(fā)生變化，則認(rèn)為分頻器電路204發(fā)生了單粒子事件。[0023]5、邏輯判斷電路308就是用于實(shí)現(xiàn)以上對(duì)待測芯片104中各個(gè)模塊發(fā)生單粒子事件進(jìn)行判決的判決電路。在對(duì)Yl，Y2，Y3，Y4，Y5信號(hào)輸入信號(hào)進(jìn)行判決后，輸出一個(gè)三位的數(shù)字信號(hào)，用于表示待測芯片104是否發(fā)生單粒子事件，是哪一個(gè)模塊發(fā)生了單粒子事件。判決方法可如下:待測芯片104啟動(dòng)時(shí)，Yl，Y2均指示電路處于未鎖定狀態(tài)，此時(shí)不進(jìn)行輻照判決，當(dāng)Yl，Y2同時(shí)指示待測芯片104處于鎖定狀態(tài)后，邏輯判斷電路308開始對(duì)單粒子事件進(jìn)行判斷，一旦判斷某一模塊發(fā)生單粒子事件，立即輸出判決結(jié)果給FPGA芯片103，并且Yl，Y2指示待測芯片104處于失鎖狀態(tài)，邏輯判斷電路308進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，不再進(jìn)行單粒子事件的判決，直到Y(jié)l，Y2再次顯示待測芯片104處于鎖定狀態(tài)，這樣周而復(fù)始的進(jìn)行判斷。輸出信號(hào)的意義如表1所示。
[0024]表1輻照檢測芯片輸出編碼功能表
i俞出編碼|功能
000_PLL處于啟動(dòng)狀態(tài)，不判斷單粒子事件
111_PLL處于鎖定狀態(tài)，未發(fā)生單粒子事件
001_鑒頻鑒相器模塊發(fā)生單粒子事件_
010_電荷泵與環(huán)路濾波器發(fā)生單粒子事件
011_壓控振蕩器發(fā)生單粒子事件_
100_分頻器發(fā)生單粒子事件_
其他 無意義_
6、FPGA芯片103用于將輻照檢測芯片發(fā)送過來的信號(hào)通過TCP/IP協(xié)議發(fā)送給遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，之所以采用FPGA芯片103，是受輻照實(shí)驗(yàn)環(huán)境所限制的。輻照實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，監(jiān)測人員所在的監(jiān)控中心與輻照室較遠(yuǎn)，一般都通過長信號(hào)線將電信號(hào)引出到監(jiān)控中心，由于本發(fā)明發(fā)出的信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，可通過FPGA芯片103建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，將數(shù)據(jù)通過RJ45接口發(fā)送給監(jiān)控中心。FPGA芯片103實(shí)現(xiàn)此功能的一種方法為:在FPGA芯片103上燒寫操作系統(tǒng)，然后通過socket編程，將FPGA芯片103設(shè)置為客戶端，然后將遠(yuǎn)程監(jiān)控中心設(shè)置為服務(wù)器，就可實(shí)現(xiàn)FPGA芯片103不停的向遠(yuǎn)程監(jiān)控中心發(fā)送數(shù)據(jù)的目的。
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)用于鎖相環(huán)輻照實(shí)驗(yàn)的裝置，其特征在于:包括互相連接的輻照檢測芯片和FPGA芯片，輻照檢測芯片與待測芯片相連，用于檢測待測芯片是否發(fā)生單粒子事件，以及發(fā)生單粒子事件的是待測芯片的哪一部分，然后將判斷結(jié)果信號(hào)發(fā)送給FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片通過信號(hào)線連接到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心服務(wù)器，將輻照檢測芯片發(fā)送過來的信號(hào)發(fā)送給服務(wù)器；所述待測芯片包括依次連接的鑒頻鑒相器、電荷泵與環(huán)路濾波器模塊、壓控振蕩器、分頻器，所述分頻器的輸出端再連接鑒頻鑒相器的輸入，形成鎖相環(huán)；所述輻照檢測芯片包括:第一鎖定檢測電路、第二鎖定檢測電路、紋波檢測電路、頻率檢測電路、信號(hào)判決電路、邏輯判斷電路，以及一個(gè)與待測芯片中結(jié)構(gòu)相同的鑒頻鑒相器、一個(gè)與待測芯片中結(jié)構(gòu)相同的分頻器；待測芯片的鑒頻鑒相器的輸出信號(hào)連接到第一鎖定檢測電路；待測芯片的鑒頻鑒相器的兩個(gè)輸入信號(hào)連接輻照檢測芯片的鑒頻鑒相器，然后再連接第二鎖定檢測電路；電荷泵與環(huán)路濾波器模塊的輸出信號(hào)連接紋波檢測電路，壓控振蕩器的輸出信號(hào)連接頻率檢測電路，壓控振蕩器的輸出信號(hào)還連接到輻照檢測芯片的分頻器，輻照檢測芯片的分頻器和待測芯片的分頻器輸出信號(hào)連接信號(hào)判決電路，通過信號(hào)判決電路判斷兩個(gè)信號(hào)是否相同；所述第一鎖定檢測電路、第二鎖定檢測電路、紋波檢測電路、頻率檢測電路和信號(hào)判決電路的輸出端連接到一個(gè)邏輯判斷電路，邏輯判斷電路輸出待測芯片中是否發(fā)生了單粒子事件以及是哪一個(gè)模塊發(fā)生了單粒子事件的判決信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于鎖相環(huán)輻照實(shí)驗(yàn)的裝置，其特征在于，所述輻照檢測芯片的鑒頻鑒相器、第一鎖定檢測電路和第二鎖定檢測電路的組合，用于檢測待測芯片的鑒頻鑒相器是否發(fā)生了單粒子事件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于鎖相環(huán)輻照實(shí)驗(yàn)的裝置，其特征在于，所述輻照檢測芯片的紋波檢測電路和第一鎖定檢測電路的組合，用于判斷待測芯片的電荷泵與環(huán)路濾波器模塊是否發(fā)生了單粒子事件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于鎖相環(huán)輻照實(shí)驗(yàn)的裝置，其特征在于，所述輻照檢測芯片的頻率檢測電路和紋波檢測電路的組合，用于判斷待測芯片的壓控振蕩器是否發(fā)生了單粒子事件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于鎖相環(huán)輻照實(shí)驗(yàn)的裝置，其特征在于，所述輻照檢測芯片的分頻器和信號(hào)判決電路的組合，用于判斷待測芯片的分頻器是否發(fā)生了單粒子事件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于鎖相環(huán)輻照實(shí)驗(yàn)的裝置，其特征在于，所述信號(hào)判決電路采用異或門電路。
【文檔編號(hào)】G01R31/28GK103675648SQ201310681087
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】萬書芹, 黃召軍, 張濤, 季惠才, 蔣穎丹, 楊霄壘 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第五十八研究所