高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）是太空中使用的許多衛(wèi)星和其他系統(tǒng)的組成部分。重要的是要了解這些設(shè)備在惡劣的太空環(huán)境中如何響應(yīng)，重離子可能會(huì)反復(fù)撞擊。檢測(cè)算法可以充分識(shí)別低速精密SAR ［逐次逼近寄存器］ ADC中的單事件效應(yīng)（SEE），即單事件瞬變（SET）和單事件功能中斷（SEFI），而無(wú)需用戶可配置寄存器。此信息可用于充分確定ADC對(duì)空間應(yīng)用的適用性。

使用檢測(cè)算法來(lái)評(píng)估高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）在太空中的表現(xiàn)，將ADC置于一組實(shí)際工作條件下，以符合其實(shí)際使用情況的方式測(cè)試器件。應(yīng)用此方法要求ADC在其輸入電壓范圍的中間使用模擬輸入工作。這種格式可以檢測(cè)正向和負(fù)向的瞬態(tài)事件。在輸入電壓范圍中間工作器件與實(shí)際應(yīng)用中器件的正常工作一致，因?yàn)榇蠖鄶?shù)應(yīng)用都需要最大的輸入信號(hào)范圍。

ADC數(shù)字輸出代碼的觀察可以通過(guò)邏輯分析儀或FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列）進(jìn)行。此處提供的示例重點(diǎn)介紹如何使用邏輯分析器執(zhí)行此方法。該方法旨在檢測(cè)數(shù)字輸出代碼超過(guò)指定閾值的任何事件。根據(jù)此類事件的長(zhǎng)度，可以確定這些事件是 SET 還是 SEFI ［單事件瞬態(tài)或單事件功能中斷］。用于事件檢測(cè)的閾值特定于設(shè)備，取決于許多因素。其中一些因素包括分辨率和固有ADC噪聲以及環(huán)境噪聲因素。在施加輻射之前，必須在SEE測(cè)試設(shè)施中進(jìn)行校準(zhǔn)運(yùn)行，以確定預(yù)期的代碼和適當(dāng)?shù)臋z測(cè)閾值范圍。

至少，應(yīng)在 1 至 86 MeV?cm2/mg 的 LET ［線性能量轉(zhuǎn)移］ 值范圍內(nèi)使用至少四個(gè)重離子進(jìn)行 SEE 測(cè)試。使用至少四個(gè)重離子進(jìn)行測(cè)試可提供足夠的數(shù)據(jù)點(diǎn)來(lái)生成合適的威布爾擬合曲線（以顯示概率）。在沒(méi)有觀察到SEE的最低LET值下，無(wú)需在任何較低的LET值下進(jìn)行測(cè)試。

此處的方法可以有多個(gè)實(shí)現(xiàn)。這里的主要重點(diǎn)是利用邏輯分析儀，但檢測(cè)算法也可以在FPGA中實(shí)現(xiàn)。ADC的輸出數(shù)據(jù)以并行格式輸入到邏輯分析儀。由于大多數(shù)低速精密SAR ADC使用SPI［串行外設(shè)接口］總線進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出，因此必須收集每個(gè)數(shù)據(jù)位并將其組合在一起以形成采樣字。板載復(fù)雜可編程邏輯器件（CPLD）或類似邏輯器件可以向ADC提供轉(zhuǎn)換開始信號(hào)和串行數(shù)據(jù)時(shí)鐘，并執(zhí)行串行到并行轉(zhuǎn)換。

什么用來(lái)測(cè)試？

邏輯分析儀提供一到四條并行端口輸入總線，足以滿足大多數(shù)測(cè)試用例的需求。本例使用了 14 位精密 SAR ADC 和是德科技 16861A 邏輯分析儀。該邏輯分析儀提供兩個(gè) 16 位并行總線輸入，每個(gè)輸入都有一個(gè)時(shí)鐘輸入。邏輯分析儀設(shè)置為在每個(gè)樣本的基礎(chǔ)上檢測(cè)指定窗口之外的代碼偏差 （SET）。該SET檢測(cè)算法可識(shí)別單個(gè)樣本瞬變以及連續(xù)樣本瞬變。圖1顯示了ADC的完整輸出代碼范圍，其中輸出代碼示例圖為綠色，示例SET閾值為藍(lán)色。示例瞬態(tài)事件以紅色突出顯示。（圖 1。

［圖1 |圖：?jiǎn)问录矐B(tài)（SET）檢測(cè)窗口。

邏輯分析儀軟件設(shè)置為自動(dòng)記錄檢測(cè)到SET事件的時(shí)間。需要額外的單獨(dú)軟件來(lái)執(zhí)行數(shù)據(jù)的后處理，以根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)和時(shí)間確定單個(gè)和多個(gè)樣本事件的數(shù)量和幅度。

在任何SET運(yùn)行之前，應(yīng)觀察每個(gè)設(shè)備，不施加輻射以找到合適的SET窗口。窗口的設(shè)置應(yīng)使其剛好高于ADC的固有噪聲電平和來(lái)自測(cè)試環(huán)境的任何噪聲。在以下示例中，窗口設(shè)置為 ±8 個(gè)代碼，以平均中間代碼 8200 為中心。將ADC輸入設(shè)置為中間電平代碼，可以在正方向和負(fù)方向上觀察到瞬態(tài)偏移。為了正確設(shè)置邏輯分析儀，可以使用是德科技168161邏輯分析儀的高級(jí)觸發(fā)功能，如圖 2 所示進(jìn)行訪問(wèn)。

［圖2 |圖：是德科技邏輯分析儀的高級(jí)觸發(fā)功能。

選擇高級(jí)觸發(fā)器菜單

需要注意的是，高級(jí)觸發(fā)操作中的每個(gè)步數(shù)對(duì)應(yīng)于一個(gè)輸入時(shí)鐘周期。這將樣品的處理限制在邏輯分析儀中的簡(jiǎn)單檢測(cè)，但如前所述，使用外部軟件來(lái)處理數(shù)據(jù)。高級(jí)觸發(fā)菜單在檢測(cè)窗口中設(shè)置。當(dāng)樣本在此指定范圍內(nèi)時(shí)，邏輯分析儀不存儲(chǔ)樣本。使用計(jì)數(shù)器功能，可以編程為所需的最大SET數(shù)。（圖 3。

［圖3 |圖：Keysight 16861A 邏輯分析儀上的高級(jí)觸發(fā)菜單設(shè)置。

在測(cè)試操作期間的任何時(shí)候，都可以停止邏輯分析儀中算法的執(zhí)行，此時(shí)存儲(chǔ)的樣本將保存到文件中;也就是說(shuō)，如果已達(dá)到最大通量但尚未達(dá)到最大計(jì)數(shù)。此步驟通過(guò)單擊運(yùn)行/停止菜單下的“停止”來(lái)完成。（圖 4。

［圖4 |圖為：運(yùn)行/停止菜單選擇。

邏輯分析儀必須配置為捕獲適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)并將其保存到已知位置。這是在運(yùn)行/停止菜單下選擇的，如圖 5 所示。從運(yùn)行/停止菜單中選擇運(yùn)行屬性選項(xiàng)，以指定當(dāng)高級(jí)觸發(fā)器檢測(cè)到超出指定閾值的樣本時(shí)捕獲的內(nèi)容。在此窗口中，邏輯分析器指定在每次采集后保存，在運(yùn)行之間遞增文件名，并在 10 次采集后停止運(yùn)行（此停止主要只是一種預(yù)防措施，因?yàn)橹恍枰淮尾杉?。此外，還指定了數(shù)據(jù)的文件位置和文件類型。記錄的數(shù)據(jù)包括波形中的所有數(shù)據(jù)，包括違反閾值的樣本以及每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的時(shí)間戳。將時(shí)間戳與數(shù)據(jù)一起保存可提供每個(gè) SET 的長(zhǎng)度。此步驟通過(guò)使用軟件計(jì)算時(shí)間戳之間的時(shí)間增量來(lái)查找記錄的SET事件之間的采樣周期數(shù)，從而識(shí)別單樣本和多樣本事件。（圖 5。

［圖5 |圖為：運(yùn)行屬性菜單選擇。

如果計(jì)數(shù)器達(dá)到最大值，則可以識(shí)別 SEFI 事件。如果發(fā)生這種情況，則使用邏輯分析儀中的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)捕獲對(duì)ADC輸出代碼進(jìn)行二次讀取。如果ADC輸出代碼保持在預(yù)期窗口之外的值，則可能發(fā)生SEFI。確定此條件后，應(yīng)執(zhí)行設(shè)備的重置（如果可用）。重置后，將執(zhí)行另一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)捕獲以查看條件是否已修復(fù)。否則，應(yīng)執(zhí)行電源循環(huán)，然后進(jìn)行另一次標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集。如果ADC輸出代碼仍未返回到預(yù)期范圍，則ADC可能會(huì)造成永久性損壞。

此測(cè)試完成的內(nèi)容

該測(cè)試方法可檢測(cè)精密SAR ADC的SET和SEFI，這意味著可以識(shí)別單樣本瞬態(tài)事件、多樣本瞬態(tài)事件和SEFI。該測(cè)試方法練習(xí)并觀察ADC的整個(gè)范圍，以模擬實(shí)際應(yīng)用的體驗(yàn)。使用該方法的測(cè)試結(jié)果可以通過(guò)繪制飽和橫截面的威布爾擬合曲線并使用CRèME96模型在適當(dāng)?shù)能壍郎项A(yù)測(cè)ADC的SEE性能。

審核編輯：郭婷