今天我們將專門研究高速 ADC 以及可以觀察到的單事件效應。我計劃在接下來的幾篇博客中深入探討這些單一事件效應。在本期文章中，我們將著眼于高速 ADC 的單事件閂鎖 (SEL)。SEL 類似于傳統(tǒng)閂鎖的情況，其中器件表現(xiàn)出異常高的電源電流，這是由從電源到地的感應路徑引起的。在 SEL 之后，如果沒有重新上電，設(shè)備將不會恢復正常運行。回想一下，單粒子干擾 (SEU) 和單粒子瞬態(tài) (SET) 是軟錯誤，發(fā)生在輻射暴露期間，器件通常會快速恢復。與 SEL 不同，該設(shè)備不需要電源循環(huán)或設(shè)備重置來恢復正常操作。這是 SEL 測試通常在 SEU 和 SET 測試之前執(zhí)行的原因之一。

在 SEL 測試期間，設(shè)備外殼溫度設(shè)置為 125oC，并監(jiān)控電源電流以觀察是否存在閂鎖現(xiàn)象。測試運行到能量水平，例如 80 MeV-cm2 /mg，并且達到 107離子/cm2的通量。目標是在溫度和電源電壓的最壞情況下確定 ADC 閂鎖的閾值。AD9246S 14 位 125 MSPS ADC 的 SEE 測試設(shè)置圖如下所示。該測試設(shè)置用于收集AD9246S的 SEL、SEU 和 SET 性能結(jié)果。

AD9246S 單粒子效應 (SEE) 測試設(shè)置

SEL 測試的一般程序類似于用于 AD9246S 的程序。對于此設(shè)備，使用了以下程序：

給 AD9246S 上電并等待它達到所需的測試溫度（本例中為 125oC）。

為 80 MeV-cm 2/mg的效果 LET 選擇所需的離子和入射角。

打開離子束并觀察/監(jiān)控/記錄 AD9246S 電源電流。

如果沒有觀察到閉鎖并且注量達到107ions/cm2，則認為運行通過。

如果測試通過，則從第 1 步開始，以 80 MeV-cm 2/mg的相同有效 LET 運行其余 AD9246S 單元。至少應在電源無電流限制的情況下執(zhí)行一次運行。

如果在任何運行中都沒有發(fā)生閉鎖或破壞性事件，則 SEL 測試完成。

如果 AD9246S 鎖定，則視為運行失敗。

關(guān)閉離子束并嘗試通過首先重新編程 AD9246S 寄存器來恢復到初始電流水平。如果失敗，請關(guān)閉 AD9246S。

重新為 AD9246S 供電并檢查電流水平并檢查破壞性鎖存器。

繼續(xù)進行 SEL 表征。

AD9246S 的 SEL 測試結(jié)果如下表所示。測試的四種不同 AD9246S 器件在 10 7離子/cm2到 80 MeV-cm2/mg的 LET 的有效通量下沒有出現(xiàn)閂鎖現(xiàn)象。

表格1

AD9246S 輻射 SEL 測試結(jié)果

如上述測試程序步驟所述，AD9246S 的電源電流在器件受到離子束照射時受到監(jiān)控。對于所用測試板上的 AD9246S，電源為 AVDD、DRVDD 和 DRVDD_HK（DRVDD 電源用于測試期間的管理目的）。執(zhí)行 SEL 測試時，AD9246S 的電源設(shè)置為最大值，AVDD 為 1.9V，DRVDD 和 DRVDD_HK 為 3.6V。當器件暴露于離子束時，電源電流會受到閉鎖監(jiān)控。下圖顯示了在序列號為 39 的 AD9246S 器件上運行的典型 SEL 測試的 AVDD 和 DRVDD 電源電流。

AD9246S SEL 測試運行期間的 AVDD 電源電流

SEL 測試運行期間的 AD9246S DRVDD 電源電流

請注意，在 SEL 測試運行期間，AD9246S 電源電流與其標稱值的變化非常小。如上表 1 所示，在測試期間未觀察到閉鎖現(xiàn)象。AD9246S 在此測試中表現(xiàn)非常出色，在 80 MeV-cm 2 /mg 的 LET 至 107離子/cm2的總注量下沒有閂鎖。有關(guān) SEE 測試結(jié)果的更多詳細信息，請參閱 Analog Devices 網(wǎng)站上的 SEE 報告：AD9246S 單粒子效應測試報告。

在查看特定設(shè)備的 SEE 時，執(zhí)行 SEL 測試是一個很好的首次測試。在某些情況下，閂鎖事件可能不是災難性的，但在許多情況下，SEL 事件可能具有破壞性，因此通過此測試開始對單事件效應進行輻射測試是有意義的。如果設(shè)備在低 LET 值時具有破壞性閂鎖，那么它很可能不適合許多空間應用。通常可以從其他 SEE 事件（例如 SEU 和 SET）中恢復，但破壞性閂鎖通常是不可恢復的，因為設(shè)備多次變得不可用。如果設(shè)備在較低的 LET 值下表現(xiàn)出較早發(fā)生的閂鎖現(xiàn)象，則表明該設(shè)備可能不適合太空應用。然而，到目前為止，我們看到 AD9246S 在 80 MeV-cm2的 LET 下沒有表現(xiàn)出閂鎖/mg 這讓我們在使用 AD9246S 進行單事件效應測試時有了一個良好的開端。在我即將發(fā)布的博客中，隨著我們將討論轉(zhuǎn)移到 SEU 和 SET，我們將繼續(xù)關(guān)注用于高速 ADC 的 SEE。正如我們所討論的，這些事件通常不像 SEL 事件那樣具有破壞性。

彩蛋來了

從基礎(chǔ)到高級的ADC講座，將涵蓋高速ADC設(shè)計的原理、傳統(tǒng)架構(gòu)和最先進的設(shè)計。第一部分首先回顧了ADC的基本知識，包括采樣、開關(guān)電容和量化理論。接下來，介紹了經(jīng)典ADC架構(gòu)的基礎(chǔ)和設(shè)計實例，如閃存、SAR和流水線ADC。然后，本教程將對混合型ADC架構(gòu)進行總體概述，這就結(jié)束了第一部分。在第二部分，首先描述了ADC的度量。然后，介紹混合或非混合架構(gòu)的各種先進設(shè)計。該教程最后將以數(shù)字輔助解決技術(shù)結(jié)束。

審核編輯：湯梓紅