發(fā)布時間：2017-10-02 06:17

  本文關鍵詞：數(shù)字鎖相環(huán)電路可靠性預測

  更多相關文章： 數(shù)字鎖相環(huán) 可靠性分析 失效模型 預測模型

【摘要】：隨著半導體加工工藝進入深亞微米時代,集成電路向著高集成度發(fā)展,器件的工藝尺寸變得越來越小,其性能提高的同時也帶來了電路的可靠性問題。電路受到失效機理作用時,其性能會受到影響,而在長時間失效機理作用下,電路失效情況會加劇,嚴重時甚至導致電路功能錯誤甚至系統(tǒng)失敗。在某些可靠性要求較高的領域,如航空航天等,可靠性甚至成為整個系統(tǒng)的主導因素。數(shù)字鎖相環(huán)可以產(chǎn)生高性能的時鐘信號,經(jīng)常被應用到航空航天設備中,所以其可靠性至關重要。論文設計的數(shù)字鎖相環(huán)電路主要包括時間數(shù)字轉換器、數(shù)字濾波器、數(shù)控振蕩器以及分頻器四個模塊。時間數(shù)字轉換器采用延時鏈型結構、濾波器采用三階低通FIR濾波器、數(shù)控振蕩器采用數(shù)控交叉耦合型LC振蕩器、分頻器為可以實現(xiàn)二、四、八分頻的電路結構。仿真結果表明所實現(xiàn)的數(shù)字鎖相環(huán)電路的頻率范圍為15-40MHz,鎖定時間約為1.2μs。論文將電路失效機理——熱載流子效應、負偏置溫度不穩(wěn)定性和輻射的器件級模型應用到數(shù)字鎖相環(huán)電路的可靠性分析中,并得到針對數(shù)字鎖相環(huán)電路的可靠性預測模型。論文實現(xiàn)的是關于數(shù)字鎖相環(huán)電路延時的預測模型,在不同失效機理作用下,數(shù)字鎖相環(huán)電路的各模塊以及整體電路的延時預測值與仿真值結果近似相等,驗證了數(shù)字鎖相環(huán)預測模型的正確性;同時,結果表明在單獨一種失效機理作用下,數(shù)字鎖相環(huán)電路延時10%的時間為4年多,當兩種失效機理作用時,延時10%所用時間減小,當三種失效機理共同作用時,延時10%的時間減小到1年多,說明作用在電路上的失效機理越多,電路的老化越嚴重、可靠性越差。論文最后對數(shù)字鎖相環(huán)電路進行了可靠性測試,通過搭建硬件實驗平臺來對電路進行老化實驗,將測試信號的結果通過數(shù)據(jù)傳輸模塊進行輸出來分析數(shù)字鎖相環(huán)電路的老化情況,實驗表明數(shù)字鎖相環(huán)電路達到鎖定時,隨著失效機理作用時間的增長,其延時增加,可靠性變差。
【關鍵詞】：數(shù)字鎖相環(huán) 可靠性分析 失效模型 預測模型
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN406
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 緒論8-13
• 1.1 課題背景及研究目的和意義8-9
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀分析9-11
• 1.3 本文主要研究內容11
• 1.4 論文結構安排11-13
• 第2章 失效機理模型13-25
• 2.1 熱載流子效應13-16
• 2.1.1 熱載流子效應概述13-14
• 2.1.2 熱載流子效應失效模型14-16
• 2.2 負偏置溫度不穩(wěn)定性16-19
• 2.2.1 負偏置溫度不穩(wěn)定性概述16-17
• 2.2.2 負偏置溫度不穩(wěn)定性失效模型17-19
• 2.3 輻射效應19-22
• 2.3.1 輻射效應概述19-20
• 2.3.2 輻射效應失效模型20-22
• 2.4 失效機理模型應用22-24
• 2.5 本章小結24-25
• 第3章 數(shù)字鎖相環(huán)電路設計25-38
• 3.1 數(shù)字鎖相環(huán)概述25-27
• 3.2 時間數(shù)字轉換器27-30
• 3.2.1 時間數(shù)字轉換器介紹27-28
• 3.2.2 時間數(shù)字轉換器設計28-30
• 3.3 數(shù)控振蕩器30-33
• 3.3.1 數(shù)控振蕩器介紹30
• 3.3.2 數(shù)控振蕩器設計30-33
• 3.4 數(shù)字濾波器33-35
• 3.4.1 數(shù)字濾波器設計33-34
• 3.4.2 數(shù)據(jù)轉換模塊34-35
• 3.5 分頻器35-36
• 3.6 鎖相環(huán)電路整體仿真36-37
• 3.7 本章小結37-38
• 第4章 數(shù)字鎖相環(huán)預測模型與失效分析38-61
• 4.1 時間數(shù)字轉換器預測模型與失效分析38-46
• 4.1.1 反相器鏈老化分析38-41
• 4.1.2 D觸發(fā)器老化分析41-44
• 4.1.3 時間數(shù)字轉換器預測模型44-46
• 4.2 數(shù)控振蕩器預測模型與失效分析46-52
• 4.2.1 MOS管電容對失效影響分析47-50
• 4.2.2 失效機理對數(shù)控振蕩器頻率影響50-51
• 4.2.3 失效機理對數(shù)控振蕩器延時影響51-52
• 4.3 數(shù)字濾波器預測模型與失效分析52-54
• 4.4 分頻器預測模型與失效分析54-57
• 4.5 整體電路預測模型57-59
• 4.6 本章小結59-61
• 第5章 數(shù)字鎖相環(huán)電路可靠性測試61-70
• 5.1 數(shù)字鎖相環(huán)電路仿真61-63
• 5.2 硬件平臺搭建63-65
• 5.2.1 硬件平臺搭建原理63-64
• 5.2.2 硬件平臺搭建64-65
• 5.3 數(shù)據(jù)傳輸通路65-68
• 5.4 硬件測試結果68-69
• 5.5 本章小結69-70
• 結論70-71
• 參考文獻71-77
• 致謝77

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本文編號：957989