Читальный зал -->  Применение микроэлектронных ЦАП 

1 2 3 4 5 6 7 [ 8 ] 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105

сдвиг кривой зазнсимости выходного напряжения от входного;

уменьшение быстродействия из-за увеличения времени задержки прохождения (последнее связано с ростом эффективного сопротивления канала и времени перезарядки внутренних емкостей);

увеличение мощности потребления и токов утечки (для преобразователей - в связи с возрастанием паразитных проходных емкостей аналоговых переключателей);

снижение помехоустойчивости (для схем с положительным перепадом напряжения переключения).

Импульское ИИ, как уже отмечалось, приводит к появлению ионизацио.чиых токов в любом обратно смещенном р-п переходе за счет образования избыточных неосновных носителей, В КМОП структурах с изоляций р-п переходами при различных уровнях ИИ образуются многослойные тиристоры [16], вызывающие эффект защелкивания в цифровой ИС.

Деградация электрических параметров элементов цифровой части ИС ЦАП и АЦП в процессе и после воздействия ИИ приводит к ухудшению свойств сопряжения за счет изменения напряжения высокого н низкого уровней, тактовой частоты, напряжений высокого и низкого уровней сигналов управления и т.п.

По наибольшее влияние ИИ оказывает иа аналоговые элементы: операционные усилители (ОУ), компараторы напряжения (КН), аналоговые переключатели, которые определяют точностные свойства ИС ЦАП п АЦП. Их чувствительность к ИИ проявляется в ухудшении таких параметров, как коэффициент усиления, входной ток, напряжение смещения нуля, напряжение шума и др. В известной зависимости от перечисленных параметров находятся иелиней-иость. дифференциальная нелинейность, погрешность преобразования в конечной точке шкалы, напряжение смещения нуля на входе и выходе [4, И].

Аналоговые схемы более чувствительны к воздействию радиации, чем цифровые, поскольку входящие в их состав транзисторы работают в активном режиме, а не в режиме переключения.

Коэффициент усиления Ки ОУ связан с р транзисторов линейной или степенной зависимостью. При изменении р в 2-3 раза Kv может уменьшаться в 2-10 раз.

Помимо уменьшения Ки и роста hx в ОУ проявляются нелинейные свойства, что вызвано изменением электриче-

CKUX режимов по постоянному току и уменьшением глубины отрицательной связи (ООС) [16].

Под воздействием ИИ резко возрастают уровни собственных шумов ОУ, которые снижают чувствительность АЦП к входному сигналу, что сказывается иа разрешающей способности преобразователя,

Изменеиие напряжения смещения нуля в дифференциальных каскадах ОУ и компараторах напряжения иа 20- 30 мВ приводит, как правило, к значительному ухудшению параметров ЦАП н АЦП.

В аналоговых переключателях, выполняемых по КМОП технологии, под воздействием ИИ происходит изменеиие на 5-10 % значения сопротивления при включении. Накопление паразитных зарядов приводит к возрастанию проходной емкости переключателей в открытом состоянии. До 1,5-2 В могут сдвигаться уровни порогового напряжения МОП транзисторов.

Следует отметить, что при ИИ изменяются параметры н свойства не только активных элементов принципиальных схем ЦАП или АЦП, но и тонкопленочиых и поликремниевых резисторов, образующих прецизионные резистивиые матрицы делителей. Эти изменения приводят к нарушению отношений между сопротивлениями резисторов в матрице, что в конечном счете сказывается на точностных характеристиках преобразователей. Деградация сопротивлений резисторов обусловлена изменением физических свойств материалов (хромосилицида, поликремния и т.п.) в результате радиационного разогрева н ионизационных физико-химических процессов. Ионизационные токн, возникающие в диэлектрическом материале резистора, вызывают резкое уменьшение его омического сопротивления [17].

Негативные последствия воздействия ИИ на аналоговую и цифровую части преобразователей в комплексе можно рассмотреть на примере 8-разрядного КМОП АЦП последовательных приближений, подвергшегося гамма-облучению [18]. В АЦП используется емкостная матрица, элементы которой взвешены по двоичному закону. В состав преобразователя входят также восемь аналоговых КМОП Переключателей, 8-разрядный регистр последовательных приближений и управляющая логика, ОУ, работающий в режиме КН илн УВХ, два тестовых ОУ. Принципиальная схема преобразователя составлена таким образом, что с помощью УВХ (в момент выборки аналогового сигнала) возможна компенсация смещения иа входе КН, возникающего

Таблица 1.3, Результаты нсслсдоваяия КМОП АЦП после воздействия гамма-излучетия

Порядковый номер испытуемой ИС	Паригетр;>1
	До воздействия						Dy=-Vi* rp
2 6 4	-0.3 -0,3 ~о,з -0.3	0.3 0.3 0,3 0,3	-0.4 -0.4 -0,4 -0,4	0.5 0,3 0,6	-0.6 -0,9 -0.6	0,6 0,6 0,6	-0,5 -1,4 -0,9	0.6 0,5 0,7

П p 11 M с ;i H !i с Значекля дозы o6.iyieilHSl указаны для SI

В результате дрейфа или деградации параметров емкостной матрицы. Процесс компенсации в режиме выборки обеспечивается работой вспомогательных ключей.

Облучению с мощностью дозы 2-10 Гр/ч подверглись четыре ИС, находившиеся в различных электрических режимах (табл. 1.3).

Три ИС АЦП испытывались в режиме преобразования с подачей на аналоговые входы напряжений, равных соответственно 0; 2,5 (половина шкалы преобразования) и 5 В (конечная точка шкалы преобразования). Все три сохранили значения электрических параметров в пределах установленных норм. Замеры проводились через 5-10 мин после окончания облучения.

Одна ИС АЦП испытывалась в режиме выборки (ОУ работал как УВХ) при входном напряжении 5 В, Такой режим оказался наихудшим, поскольку гамма-излучение непосредственно повлияло на процесс компенсации погрешности и вызвало параметрический отказ АЦП по дифференциальной нелинейности. Причина отказа проявилась в сдвиге пороговых напряжений, возрастании токов утечки и проходных емкостей аналоговых переключателей, что характерно для КМОП ИС.

Повышение устойчивости ИС преобразователей и РЭА к воздействию импульсных ИИ может быть достигнуто за

Общая доза гамма-излучения, поглощенная материалом ИС -кремнием (Si).

полупроводннковы-м

1 2 3 4 5 6 7 [ 8 ] 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105

ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.

Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы.