1种能够抵抗双节点翻转的锁存器设计

提出了1种可以抵抗双节点翻转的锁存器.该锁存器的反馈回路由保护门、延迟单元以及3选2多数表决器构成.保护门的输出送入表决器进行表决,表决之后的值经过延迟单元之后再反馈给保护门.分析和仿真表明,当单粒子翻转的维持时间小于500 ps时,这种结构不仅可以抵抗双节点翻转,还能抵抗部分3节点翻转以及输入端口的单粒子瞬态.在0.18μm CMOS工艺下,锁存器的面积为186.12μm2,在时钟转换时间和数据转换时间都为0.008~1.5 ns时,锁存器的建立时间为1.165 63~1.328 71 ns.此外,用这种锁存器实现了1套标准单元库,并在此基础上设计了1种序列检测器电路,其面积和动态功耗分别是用3模冗余方法的83.06%和41.99%,是用5模冗余方法的53.99%和25.19%.     

基于容忍单粒子效应的集成电路加固方法研究

针对现有容忍单粒子效应的锁存器结构无法同时容忍单粒子翻转(SEU)、单粒子瞬态(SET),以及未考虑电荷共享导致的双节点翻转(DNU)问题,提出一种高可靠性的同时容忍SEU、SET和DNU的锁存器加固结构SRDT-SET。基于空间和时间冗余原理,该锁存器结构采用了多个输入分离的施密特触发器来构建高可靠性数据存储反馈环,同时内嵌多个施密特触发器。HSPICE仿真结果表明,SRDT-SET锁存器结构能够从SEU中在线自恢复,容忍的SET脉冲宽度更宽,并且能够有效容忍DNU,功耗-延迟综合开销不大,有效增强了SET脉冲的过滤能力。     

基于脉冲过滤与时域采样的软错误容忍锁存器设计

随着集成电路工艺尺寸和供电电压的降低,导致电路节点的关键电荷相应减小,使得电路对单粒子效应更加敏感。为了更有效地降低电路的软错误,文章提出了一种高可靠的容软错误锁存器。该锁存器利用具有脉冲过滤技术和时域采样技术的SC单元构建反馈回路,能够完全免疫单粒子翻转(single event upset,SEU),并且利用传输路径的延时差过滤单粒子瞬态(single event transient,SET)。仿真结果表明,在相同条件下,与LSEH-1、LSEH-2锁存器相比,该文提出的锁存器正(负)SET脉冲过滤能力分别提高了65.2%(79.0%)和27.2%(49.7%),且对温度波动和工艺偏差不敏感。     

一款抗单粒子瞬态加固的偏置电路

通过增加一个NMOP、PMOS和一个电阻组成的单粒子瞬态抑制电路,设计了一种新的抗单粒子瞬态加固的偏置电路,该偏置电路具有较高抗单粒子瞬态能力.为了证实其抗单粒子能力,基于SIMC 130 nm CMOS工艺设计了传统的及提出的抗单粒子瞬态两种结构的偏置电路.仿真结果表明,对于提出的加固偏置电路,由单粒子引起的瞬态电压和电流的变化幅值分别减小了约80.6%和81.2%;同时增加的单粒子瞬态抑制电路在正常工作状态下不消耗额外功耗,且所占用的芯片面积小,也没有引入额外的单粒子敏感结点.      

一种容忍单粒子双节点翻转的锁存器设计

文章提出了一种新型的锁存器,采用双模冗余容错技术,能够同时容忍单粒子单节点翻转和单粒子双节点翻转。相比于同类型的加固设计,文中设计的结构延迟平均下降74.40%,功耗平均下降8.32%,功耗-延迟积(power-delay product,PDP)平均下降75.20%,面积平均减少15.76%;而且该锁存器的延迟对工艺、供电电压及温度的波动不敏感。     

抗单粒子瞬态的辐射加固压控延时单元

为解决空间应用的延迟锁相环中压控延迟线易受单粒子扰动问题,提出了一种加固的压控延迟线结构。在分析了传统压控延时单元的单粒子敏感性基础上,通过在延时单元的输出节点之间增加2个NMOS管和2个PMOS管形成正反馈结构,提高了延时单元的抗单粒子瞬态特性。在输入参考时钟为1 GHz时,先通过计算机辅助设计技术(TCAD)混合仿真验证了该单元的加固效果:当LET值?_1为20 MeV·cm~2/mg时,提出的加固结构将电压扰动幅度降低了44.9%;当LET值?_2为80 MeV·cm~2/mg时,翻转电压降低幅度为23.7%。再基于Spice仿真,验证了在延迟锁相环实际工作的锁定状态下,该结构起到了抑制压控延迟线中单粒子瞬态的作用。仿真结果表明,对比传统的加固方法,提出的加固压控延迟线结构在只付出13.6%的面积增加代价下,在533 MHz～1 GHz的频率范围内实现了对两种LET值下的单粒子瞬态免疫。     

基于自动检测与动态补偿的DC-DC转换器抗单粒子加固设计方法

以Boost型转换器为例进行了DC-DC转换器对单粒子瞬态的敏感性分析,研究了单粒子瞬态对环路响应的影响. 基于对环路敏感节点的分析,采用电路与系统级的片上自动检测方法及时获取单粒子能量,进而转化为动态补偿的参数,实现了对不同单粒子能量下的瞬态特性改善. 基于商用0.18 μm BCD工艺,完成了一款高可靠Boost型转换器电路设计、版图设计与物理验证. 实验结果显示,输入电压为2.9~4.5 V,输出电压为5.9~7.9 V,负载能力为55 mA,系统在单粒子瞬态效应的作用下,输出电压的最大波动不超过1 mV,抑制能力达到86.07%以上,能够抵抗LET=100 MeV·cm2/mg的单粒子轰击.      

基于0.13μm工艺的切断反馈回路单粒子效应加固电路的研究

对0.13μm工艺下的切断反馈回路的单粒子效应加固电路进行了研究,对其机理进行了分析,并对该结构进行了单粒子瞬变效应加固方面的改进,进而提出一种新的单粒子效应加固的D触发器,在0.13μm工艺下进行了SPICE模拟验证,可以在100 MHz的工作频率下对LET为25 MeV·cm~2/mg的单粒子轰击达到加固,相比于同类结构拥有更小的面积和功耗.     

单器件时钟负载限制竞争RAM锁存器设计

提出一种新型RAM锁存器, 通过引入并行充电支路, 可避免开关电流和充电速度之间的矛盾。与传统结构相比, 新结构不仅能提高充电速度, 而且能降低短路功耗。 此外, 新结构中时钟负载只有一个MOS管, 能有效降低时钟功耗。 Hspice仿真结果表明, 新的RAM n-锁存器和p-锁存器速度分别提高12.8%和25.5%, 功耗延迟积分别降低19.8%和26.9%。     

一种抗单粒子瞬态加固的压控延迟线设计

延迟锁相环中的压控延迟线是对单粒子事件（single event, SE）最敏感的子电路之一,其主要包括偏置电路和压控延时单元.利用双指数电流拟合3-D TCAD混合仿真中的单粒子瞬态（single-event transient, SET）电流,分析了压控延迟线对SE的敏感性.根据响应程度和电路结构的不同,对偏置电路进行了冗余加固;同时,对压控延时单元中提出了SET响应检测电路.在输入信号频率为1 GHz,电源电压1.2 V,入射粒子LET值为80 MeV·cm2/mg的条件下,Spice仿真表明:和未加固电路相比,偏置电压V_bn和V_bp在受到粒子轰击后,翻转幅度分别下降了75%和60%,消除了输出时钟信号中的丢失脉冲;设计出的检测电路能够将各种情况下有可能出现的SET响应指示出来,提高了输出时钟信号的可靠性.      

一种高性能低功耗的双节点翻转加固锁存器

随着半导体工艺尺寸的发展,时钟频率越来越高,临界电荷变得越来越小,电路节点之间的电荷共享效应变得愈加严重,因此导致多节点翻转(multiple node upsets,MNU)的几率变大。为了解决MNU的问题,文章提出了一种高性能低功耗的双节点翻转加固锁存器(HLDRL),当受到单粒子效应影响时,具有单节点翻转(single node upset,SNU)和双节点翻转(double node upsets,DNU)的自恢复能力。该锁存器由18个异构输入反相器组成,仿真实验结果显示该锁存器具有优良的容错性能,可以实现DNU的完全自恢复,而且对高阻态不敏感。与其他容忍DNU的锁存器相比,该锁存器具有较小的开销,延迟和功耗延迟积分别减小了46.83%和45.85%。     

积分型粘弹性阻尼器耗能结构瞬态响应的精确解

为建立积分型粘弹性阻尼器耗能结构的精确设计方法,对单自由度结构在任意激励和非零初始条件下的时域瞬态响应精确解进行了系统研究。首先采用线性粘弹性阻尼器的一般积分型精确分析模型,用微分积分方程实现了单自由度结构的时域非扩阶精确建模;然后采用传递函数法,直接在耗能结构非扩阶空间上获得了变频耗能结构在任意激励和非零初始条件下位移与速度时域瞬态响应的解析表达式;最后,基于此精确解得到了结构在平稳Kanai-Tajimi谱随机地震激励下响应方差的解析表达式。通过与扩阶复模态法结果的对比分析,验证了所获精确解的正确性和简易性,表明建立了适用于单自由度积分型粘弹性阻尼器耗能结构的优效解析方法。     

基于单流道瞬态仿真的旋转流体机械伪集总叶片法研究

针对旋转流体机械的全流道模型仿真方法成本高,且网格质量难以保证的问题,提出了一种基于单流道瞬态仿真模型的伪集总叶片法来计算叶轮转矩和分析变矩器的叶轮交互效应及其内部流场特性.建立了D400型液力变矩器的三维瞬态单流道仿真模型,提出基于PLSM来计算叶片和叶轮的时域转矩,并以此进一步分析变矩器的叶轮交互效应及其对液力变矩器性能的影响.研究结果表明:该方法得到的泵轮,涡轮和导轮的转矩结果与实验结果最大误差不超过11.1%,原始特性的误差小于4.37%,性能特性与理论及实验结果一致;该方法有效可靠,可在保持精度的同时降低计算成本.      

基于TMR的FPGA单粒子加固试验探究

设计了一个可对基于静态随机存储器的现场可编程门阵列进行单粒子效应测试的系统.采用三模冗余和定时回读重配的方法对待测器件进行单粒子加固.测试电路为移位寄存器链,定时回读的间隔约为80 ms,测试时钟为10 MHz.在非辐照环境下先进行了单粒子翻转的仿真试验,获得系统基本参数后,在兰州中科院近代物理研究所进行了重离子单粒子效应辐照试验.试验芯片为商用FPGA,辐照试验增加单粒子闩锁监控,观察不同注量率下待测器件的加固效果.分析仿真试验与辐照试验结果,系统可正确实现加固与测试功能,也证明三模冗余技术结合回读重配方法能够提高FPGA芯片的单粒子加固能力.     

一种新型的抗单粒子翻转的D触发器

介绍了两种已有的主从型边沿D触发器,它们具有很强的抗单粒子翻转能力.在此基础上提出了一种新型的抗单粒子翻转的D触发器的结构.该结构综合了上述两种结构的优点,在抗辐射性能上得到了有效的改进,减少了面积.     

遗传算法的平板建筑结构瞬态隔振性能边界条件优化方法

基于遗传算法及平板建筑构件瞬态振动响应时域有限元模型,提出一种提高平板建筑构件瞬态隔振性能的边界条件优化方法.有限元模型可模拟任意弹性边界条件下平板结构的瞬态振动响应,并在此基础上引入遗传算法,以边界条件为优化变量、瞬态振动响应最小化为优化目标,对边界参数进行最优解搜索,最大程度提升平板建筑构件对已知瞬态激励的隔振性能.实例结果表明:运用所提优化方法可以在不改变平板自身参数(材质、尺寸、厚度)前提下,通过边界条件的优化设计,有效提升平板建筑构件的瞬态隔振性能.     

非均质断层介质单双液加固特性对比

使用永莲隧道F2断层介质,预置单一结构面,基于不同结构面角度、水泥单液浆水灰比和注浆压力开展正交试验.试验表明:注浆压力、土压力和渗透压力均呈波动上升规律,但土压力和渗透压力相对较小;结构面α=0°、45°和90°试样在注浆后强度分别提升了189%,200%和64%,结构面α=45°试样加固前后强度均较低;应力-应变曲线显示,当应变达到0.015~0.04时,应力达到峰值;通过极差分析,本次试验条件下结构面角度是影响试样抗压强度的主控因素,其次为浆液水灰比,注浆压力影响最小;浆液充填结构面并劈裂断层介质形成的大尺寸浆脉发挥骨架效应,对加固体破坏产生控制性作用;揭示了水泥单液浆对于含结构面断层介质的充填、挤密和劈裂联合加固型式.从加固型式、加固效果和主控加固因素3个方面对比了水泥单液浆和C-S双液浆对于断层介质的加固特性.单液浆形成的浆脉尺寸更大;当α=0°和90°时,单液浆加固效果更佳,而α=45°时,双液浆加固效果更优.与单液浆不同,双液浆的主控因素为浆液配比.基于试验结论为注浆设计和施工提出了4条指导性建议.     

基于电子粒子性的分子能量算法讨论

基于电子的粒子性特征提出了"瞬态"的概念,并认为瞬态出现的频次正比于瞬态寿命,且分子稳定状态的电子密度分布是各种瞬态按照各自的瞬态寿命叠加的体现.依据瞬态寿命正比于瞬态出现频次的构想,把势能看成各种不同瞬态寿命的函数,给出了在已知的电子密度分布和原子核坐标数据限制下通过调整瞬态寿命参数获得势能极值的方法.这一方法可为分子体系能量极值的计算提供新的启示.     

型钢加固对称配筋小偏心受压柱简化计算方法

针对《混凝土结构加固设计规范》(GB50367—2013)外粘型钢加固对称配筋小偏心混凝土受压柱正截面承载力计算公式较为繁琐的问题,提出了直线拟合简化方法,将截面抵抗矩系数计算公式简化为混凝土相对受压区高度的一次函数,计算型钢加固量时无须求解一元四次方程.直线拟合法计算值与截面抵抗矩系数的理论计算值较为接近,相对误差最大值为5.83%,通过该方法计算所得的型钢面积与文献试验结果符合较好,满足工程精度的要求,可以用于工程结构加固设计.     

自动控制系统时域瞬态性能指标图解表示的探讨

本文根据自动控制系统的时域瞬态性能指标的定义，分析了现有的两种有代表性的指标图解表示形式存在的问题，提出了一种新的图解表示形式——在无量纲阶跃响应曲线图上图解表示时域瞬态性能指标。这种新的图解表示形式对于各种系统都具有普遍意义，且当用实验的方法确定时域瞬态性能指标时，可以用任意幅值的阶跃输入信号，也无须对系统的输出量进行严格的数值标定，因此使用更为方便。