抗輻射PWMDPS時(shí)序電路的研究.pdf

1、基于脈沖寬度調(diào)制（PWM）原理的CMOS數(shù)字像素圖像傳感器（DPS）憑借其低功耗、低噪聲以及實(shí)現(xiàn)簡單等優(yōu)勢廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，特別在空間探測、遙感成像、太陽敏感器等空間環(huán)境的應(yīng)用具有極其重要的研究價(jià)值。數(shù)字像素CMOS圖像傳感器的時(shí)序電路在圖像傳感器的整個(gè)工作過程中起著重要的作用。本文根據(jù)時(shí)序電路在空間環(huán)境中的單粒子效應(yīng)和總劑量效應(yīng)，開展抗輻射PWM DPS時(shí)序電路的研究工作。
　　本文研究了時(shí)序電路在空間環(huán)境中的單粒子效應(yīng)和總劑

2、量效應(yīng)，單粒子效應(yīng)會使時(shí)序電路內(nèi)部寄存器的邏輯值發(fā)生翻轉(zhuǎn)，總劑量效應(yīng)會使時(shí)序電路發(fā)生漏電現(xiàn)象，使時(shí)序電路不能正常工作。針對這兩種輻射效應(yīng)，設(shè)計(jì)了PWM DPS的時(shí)序電路，并基于本文所設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)單元庫實(shí)現(xiàn)。這套標(biāo)準(zhǔn)單元庫包括25個(gè)邏輯單元以及若干填充單元。通過調(diào)整晶體管尺寸、結(jié)構(gòu)冗余和環(huán)形柵 NMOS結(jié)構(gòu)等方法分別對時(shí)序電路中的單粒子效應(yīng)和總劑量效應(yīng)進(jìn)行加固。同時(shí)，提出了一種可以抵抗雙節(jié)點(diǎn)翻轉(zhuǎn)的鎖存器。該鎖存器還能抵抗部分三節(jié)點(diǎn)翻轉(zhuǎn)以及輸

3、入端口的單粒子瞬態(tài)。此外，使用Verilog語言搭建了時(shí)序電路的驗(yàn)證平臺。驗(yàn)證通過后，使用Perl語言和TCL語言開發(fā)的自動化設(shè)計(jì)流程得到了時(shí)序電路的版圖。
　　在0.18μm CMOS工藝下，本文針對時(shí)序電路中的單粒子效應(yīng)提出的鎖存器的面積為186.12μm2，在時(shí)鐘轉(zhuǎn)換時(shí)間和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間都為0.008~1.5ns時(shí)，鎖存器的建立時(shí)間為1.16563~1.32871ns。本文設(shè)計(jì)的時(shí)序電路的面積為1266.48×320.02μm