高速ADC的单事件效应(SEE)：单事件闩锁(SEL)

今天我们将专门研究高速 ADC 以及可以观察到的单事件效应。我计划在接下来的几篇博客中深入探讨这些单一事件效应。在本期文章中，我们将着眼于高速 ADC 的单事件闩锁 (SEL)。SEL 类似于传统闩锁的情况，其中器件表现出异常高的电源电流，这是由从电源到地的感应路径引起的。在 SEL 之后，如果没有重新上电，设备将不会恢复正常运行。回想一下，单粒子干扰 (SEU) 和单粒子瞬态 (SET) 是软错误，发生在辐射暴露期间，器件通常会快速恢复。与 SEL 不同，该设备不需要电源循环或设备重置来恢复正常操作。这是 SEL 测试通常在 SEU 和 SET 测试之前执行的原因之一。

在 SEL 测试期间，设备外壳温度设置为 125oC，并监控电源电流以观察是否存在闩锁现象。测试运行到能量水平，例如 80 MeV-cm2 /mg，并且达到 107离子/cm2的通量。目标是在温度和电源电压的最坏情况下确定 ADC 闩锁的阈值。AD9246S 14 位 125 MSPS ADC 的 SEE 测试设置图如下所示。该测试设置用于收集AD9246S的 SEL、SEU 和 SET 性能结果。

AD9246S 单粒子效应 (SEE) 测试设置

SEL 测试的一般程序类似于用于 AD9246S 的程序。对于此设备，使用了以下程序：

给 AD9246S 上电并等待它达到所需的测试温度（本例中为 125oC）。

为 80 MeV-cm 2/mg的效果 LET 选择所需的离子和入射角。

打开离子束并观察/监控/记录 AD9246S 电源电流。

如果没有观察到闭锁并且注量达到107ions/cm2，则认为运行通过。

如果测试通过，则从第 1 步开始，以 80 MeV-cm 2/mg的相同有效 LET 运行其余 AD9246S 单元。至少应在电源无电流限制的情况下执行一次运行。

如果在任何运行中都没有发生闭锁或破坏性事件，则 SEL 测试完成。

如果 AD9246S 锁定，则视为运行失败。

关闭离子束并尝试通过首先重新编程 AD9246S 寄存器来恢复到初始电流水平。如果失败，请关闭 AD9246S。

重新为 AD9246S 供电并检查电流水平并检查破坏性锁存器。

继续进行 SEL 表征。

AD9246S 的 SEL 测试结果如下表所示。测试的四种不同 AD9246S 器件在 10 7离子/cm2到 80 MeV-cm2/mg的 LET 的有效通量下没有出现闩锁现象。

表格1

AD9246S 辐射 SEL 测试结果

如上述测试程序步骤所述，AD9246S 的电源电流在器件受到离子束照射时受到监控。对于所用测试板上的 AD9246S，电源为 AVDD、DRVDD 和 DRVDD_HK（DRVDD 电源用于测试期间的管理目的）。执行 SEL 测试时，AD9246S 的电源设置为最大值，AVDD 为 1.9V，DRVDD 和 DRVDD_HK 为 3.6V。当器件暴露于离子束时，电源电流会受到闭锁监控。下图显示了在序列号为 39 的 AD9246S 器件上运行的典型 SEL 测试的 AVDD 和 DRVDD 电源电流。

AD9246S SEL 测试运行期间的 AVDD 电源电流

SEL 测试运行期间的 AD9246S DRVDD 电源电流

请注意，在 SEL 测试运行期间，AD9246S 电源电流与其标称值的变化非常小。如上表 1 所示，在测试期间未观察到闭锁现象。AD9246S 在此测试中表现非常出色，在 80 MeV-cm 2 /mg 的 LET 至 107离子/cm2的总注量下没有闩锁。有关 SEE 测试结果的更多详细信息，请参阅 Analog Devices 网站上的 SEE 报告：AD9246S 单粒子效应测试报告。

在查看特定设备的 SEE 时，执行 SEL 测试是一个很好的首次测试。在某些情况下，闩锁事件可能不是灾难性的，但在许多情况下，SEL 事件可能具有破坏性，因此通过此测试开始对单事件效应进行辐射测试是有意义的。如果设备在低 LET 值时具有破坏性闩锁，那么它很可能不适合许多空间应用。通常可以从其他 SEE 事件（例如 SEU 和 SET）中恢复，但破坏性闩锁通常是不可恢复的，因为设备多次变得不可用。如果设备在较低的 LET 值下表现出较早发生的闩锁现象，则表明该设备可能不适合太空应用。然而，到目前为止，我们看到 AD9246S 在 80 MeV-cm2的 LET 下没有表现出闩锁/mg 这让我们在使用 AD9246S 进行单事件效应测试时有了一个良好的开端。在我即将发布的博客中，随着我们将讨论转移到 SEU 和 SET，我们将继续关注用于高速 ADC 的 SEE。正如我们所讨论的，这些事件通常不像 SEL 事件那样具有破坏性。

彩蛋来了

从基础到高级的ADC讲座，将涵盖高速ADC设计的原理、传统架构和最先进的设计。第一部分首先回顾了ADC的基本知识，包括采样、开关电容和量化理论。接下来，介绍了经典ADC架构的基础和设计实例，如闪存、SAR和流水线ADC。然后，本教程将对混合型ADC架构进行总体概述，这就结束了第一部分。在第二部分，首先描述了ADC的度量。然后，介绍混合或非混合架构的各种先进设计。该教程最后将以数字辅助解决技术结束。

审核编辑：汤梓红