抗辐射高速A/D数据转换器的数字校正关键技术研究

随着空间技术和核技术的发展，越来越多的电子设备需要在各种辐射环境中工作。作为军用整机电子系统中的核心器件，A/D转换器将自然界的模拟信号转换为系统能够处理的数字信号，在模拟世界与数字世界起着桥梁的作用。在高速A/D转换器中，辐射可以形成全范围稳定的辐射缺陷。它不仅同辐射环境和辐射参数有关，而且同转换器的架构、加固技术有关，形成不同的辐射效应。数字校正技术是设计抗辐射高速A/D转换器的关键技术。本项目针对辐射对高速A/D转换器性能的影响，研究建立高速A/D转换器的辐射效应机理模型和辐射效应分析的建模与仿真原型系统，提出新的抗辐射高速A/D转换器的数字校正方法、算法、电路实现和测试验证技术，利用数字技术保证A/D转换器在辐射环境下工作的性能指标。通过本项目的研究，将突破国内抗辐射高速A/D转换器设计的数字校正技术难题，提高抗辐射高速A/D转换器的性能指标和设计水平，提升武器装备的作战能力。

本项目面向抗辐射高速A/D数据转换器的设计需求，联合国防科学技术大学微电子与微处理器研究所、中国电子科技集团公司第二十四研究所模拟集成电路国防重点实验室，开展了MOS工艺辐照效应机理、集成电路软错误评估方法、抗辐射加固单元库设计、数据转换器的抗加固设计、数字校正关键技术、测试技术和辐照试验技术的研究，以基础研究指导实践，以实践检验基础研究，取得了一系列研究成果，主要包括：1)结合CMOS工艺下运算放大器设计，提出了一种支持运算放大器单粒子瞬态效应的分析方法和技术；2)提出了一种支持高性能A/D转换器非理想性因素，特别是总剂量辐照效应影响下非理想效应的行为级建模分析技术；3)针对电路的单粒子效应，提出了一种基于时序等价性检查的软错误敏感点筛选方法；4)提出了一种基于时序等价性检查的运行时时序单元软错误可靠性排序方法和一种近似的时序单元软错误可靠性排序方法；5)设计实现了基于时序等价性检查的系统级软错误可靠性分析原型系统SEC-HSERA；6)完成了高速A/D转换器的抗辐射加固单元库的设计，并应用到高速A/D数据转换器的设计之中；7)提出一种提高半导体集成电路和器件抗单粒子能力的方法，一种集成电路圆片级抗总剂量和中子加固的方法。8)提出了一种适用于超高速折叠内插A/D转换器的数字校正技术；9)提出了一种支持抗辐射流水线型A/D转换器基于数字编码的熔丝修调技术；10)提出了一种支持改进抗辐射流水线型A/D转换器的抖动技术；11)设计支持高速A/D数据转换器的测试版和测试分析软件；13)提出了高速A/D转换器辐照试验流程，构建辐照试验测试参数以及测试系统，设计了辐照试验偏置板，并进行了辐照试验，检验了数字校正算法的有效性。.　　受本项目资助，已发表学术论文32篇，已录用3篇（EI源期刊），其中，一级期刊4篇，核心期刊14篇（含录用），国际/国内会议17篇，进入EI检索/EI源15篇。申请国家/国防发明专利13项，已获授权6项。培养博士研究生2名，硕士研究生4名，博士后1名。本项目的成果已成功应用到国家重大专项“核高基”项目“抗辐射数据转换器”的设计之中，该项目已于2012年11月验收和鉴定，拟申报国防科技进步一等奖。本项目提供支撑的“GHz超高速A/D、D/A转换器技术研究”，获得中国电子科技集团公司科技进步一等奖1项。