【摘要】：輻射效應(yīng)是近年來(lái)航天器有效載荷電子系統(tǒng)及設(shè)備失效的主要原因之一。單粒子閂鎖可能拉低電源系統(tǒng)總線,甚至燒毀星上電源;單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)出錯(cuò);總劑量效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致器件性能變差甚至失效。如何獲得電子元器件的以上輻照性能,設(shè)計(jì)加固保護(hù)措施和措施有效性驗(yàn)證就成了一個(gè)值得研究的問(wèn)題。本文針對(duì)暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星硅陣列探測(cè)器電子學(xué)讀出系統(tǒng)用量很大的兩種芯片AD7476和DS18S20Z,開(kāi)展了以下研究:(1)根據(jù)暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星硅陣列探測(cè)器電子學(xué)讀出系統(tǒng)工作情況,設(shè)計(jì)了一套電子元器件輻照性能研究系統(tǒng),完成了電路原理圖、PCB設(shè)計(jì)和硬件電路調(diào)試。(2)完成了FPGA程序設(shè)計(jì)和基于Labwindows/CVI的上位機(jī)程序設(shè)計(jì)。(3)通過(guò)重離子加速器實(shí)驗(yàn)終端對(duì)AD7476和DS18S20Z進(jìn)行了輻照測(cè)試,探索了這兩款芯片的單粒子閂鎖能量閾值、閂鎖電流和單粒子翻轉(zhuǎn)情況。(4)針對(duì)AD7476和DS18S20Z的單粒子閂鎖和單粒子翻轉(zhuǎn)特性,設(shè)計(jì)了單粒子閂鎖加固保護(hù)措施,討論了單粒子翻轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)處理措施。(5)進(jìn)行了激光脈沖模擬單粒子效應(yīng)實(shí)驗(yàn)初步驗(yàn)證SEL加固保護(hù)措施的有效性;進(jìn)行了重離子加速器實(shí)驗(yàn)終端實(shí)驗(yàn)再次驗(yàn)證加固保護(hù)措施的有效性。(6)通過(guò)鈷60輻射對(duì)AD7476和DS18S20Z進(jìn)行了總劑量特性研究,并對(duì)總劑量影響進(jìn)行評(píng)估分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,AD7476發(fā)生鎖定時(shí),LET閂鎖閾值為14Me V*cm2/mg電流增量在30m A以上;采用20m A閂鎖電量增量作為斷電閾值,‘?dāng)嚯?秒、再上電’的鎖定保護(hù)措施十分有效。DS18S20的LET閂鎖閾值為15Me V*cm2/mg,電流增量在15-30m A;使用了“在LDO串聯(lián)100歐姆限流電阻”的方法來(lái)達(dá)到閂鎖保護(hù),實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果表明這種保護(hù)措施非常有效。討論了DS18S20Z SEU現(xiàn)象數(shù)據(jù)處理方法,內(nèi)部寄存器值CRC校驗(yàn);在軌溫度數(shù)據(jù)在地面繪制溫度曲線,剔除毛刺或者單點(diǎn)跳變;對(duì)每一溫度采集進(jìn)行多次次采集,通過(guò)剔除最大值和最小值的三種方法剔除SEU數(shù)據(jù)�？倓┝繉�(shí)驗(yàn)評(píng)估表明,兩種芯片總劑量性能可以承受三年在軌能量沉積。
[Abstract]:Radiation effect is one of the main reasons for the failure of spacecraft payload electronic system and equipment in recent years. The single particle latch may lower the bus of the power supply system, even destroy the on-board power supply; the single particle flip effect will lead to the data error; the total dose effect will lead to the deterioration or even failure of the device performance. How to obtain the above irradiating properties of electronic components and how to design reinforcement and protection measures and verify the effectiveness of these measures have become a problem worthy of study. In this paper, two kinds of chips, AD7476 and DS18S20Z, which are used in the electronic readout system of dark matter particle detection satellite silicon array detector are studied. The following studies have been carried out: (1) according to the work of the electronic readout system of the dark matter particle detection satellite silicon array detector, a research system for the radiation performance of electronic components is designed, and the circuit schematic diagram is completed. PCB design and hardware circuit debugging. (2) FPGA program design and host computer program design based on Labwindows/CVI are completed. (3) AD7476 and DS18S20Z are irradiated by heavy ion accelerator experiment terminal. The single particle latch energy threshold, latch current and single particle flip are explored. (4) single particle latch reinforcement and protection measures are designed for the single particle latch and single particle flip characteristics of AD7476 and DS18S20Z. The data processing measures of single particle inversion are discussed. (5) the effectiveness of SEL reinforcement and protection measures is preliminarily verified by the experiment of laser pulse simulation of single particle effect; The experimental terminal experiment of heavy ion accelerator was carried out to verify the effectiveness of the reinforcement and protection measures. (6) the total dose characteristics of AD7476 and DS18S20Z were studied by cobalt 60 radiation and the effects of total dose were evaluated and analyzed. The experimental results show that the latch threshold of AD7476 is more than 30mA when 14Me V*cm2/mg latch occurs. Using the 20 Ma latch power increment as the power off threshold, the locking protection measure of 'power off for 1 second and then power on' is very effective. The LET latch threshold of DS18S20 is 15Me VN cm2 / mg, and the current increment is 15-30 Ma; The method of "100ohm current limiting resistance in series at LDO" is used to achieve latch protection. The experimental results show that this protection is very effective. The data processing method of DS18S20Z SEU phenomenon, the CRC check of internal register value, the drawing of temperature curve on the ground with the in-orbit temperature data, the elimination of burr or single point jump are discussed. The SEU data are eliminated by three methods: the maximum value and the minimum value. The total dose performance of the two chips can withstand three years of on-orbit energy deposition.
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V447.1

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本文編號(hào)：2420624