80C31单片机系统伽玛剂量率闭锁窗口现象探究.pdfVIP

80031单片机系统伽玛剂量率闭锁窗口现象研究 杨怀民 (中物院电子工程研究所成都市517信箱11号610003) 薹 摘要在6MVx闪光机上对80C31单片机系统进行了伽玛剂量率辐照试验．在试验中还 观察到了计算机系统的闭镄窗口现象． 在伽玛剂量率5．91E+8 通计算机才能重新恢复工作．在伽玛剂量率3．69E+9rads(Si)／s至7．77E+10fads(Si)／s之闻 80C31单片机系统仅发生程序不同时问的中断．计算机仍然能够继续工作．本文还对闭镄窗口现 象进行了讨论． 经过加固后在伽玛剂量率9，2IE+8fads(Si)／s至9．ISE+10rads(Si)／s之同束发现闭锁现 象，仅观察到不同时问程序的中断．计算机仍然能够继续工作． 关键词 单片机系统瞬态辐照效应闭镄窗口 I引言 CM05工艺集成电路瞬时辐照效应损伤主要是闭锁效应，这是因为CMOS电路工 艺中有PNPN四层结掏，在瞬时辐照下由于内部PN结产生的瞬时光电流会使器件产 生闭锁．闭锁可以分成两种类型：第一类称为强闭锁，这种闭锁能维持下去，直到 切断电源方能消除闭锁的错误状态；第二类称为弱闭锁，这种闭锁的特征是不会长 期维持，闭锁状态在延迟一段时间合会自行消失．电路恢复正常nl。 集成电路不分集成规模大小均能观察到闭锁现象，瞬时辐射产生的强光电流会 ‘ 在集成电路内部的绝缘阱，衬底及金属化层区域产生很大的电压降，这种分布效应 在大规模集成电路中产生关键性的效应。这种光电流的流动通道和电路的拓扑结构 设计有关，光电流的这种分布效应是造成集成电路闭锁窗口效应的根本原因‘”。 单片机系统由多种大规模集成电路和其他各种集成电路组成，同样有闭锁窗口 现象。在研究单片机计算机系统的闭锁规律试验中发现了单片机计算机系统也有闭 镄窗口现象。 本文卉绍了单片机计算机系统在瞬态辐照试验时的一些闭锁窗口试验结果．并 。9 杨怀民：80C31单片机系统伽玛荆盘牢闭镇窗口现象研究 作了一些简单的讨论． 2试验原理和方法 2．180C31单片机样品计算机系统 辐照试验用的80C31单片机系统由以下几种主要芯片组成：P80C31BHCPU， CXK5864PNSRAM，AT28C64EEPROi“，28F256AFLASHROM，UM82C55I／O。GAl00一RH 门阵列．晶体DFJ3ll及锁存器和驱动器等芯片组成。系统组成框图如下所示： 圈l80C3t单片帆系统组成框圈 为了监测系统的闭锁情况，编制了试验程序对各芯片的工作进行了初始化和设 定，系统按程序运行。监测CPU的P1口和82C55的A口输出信号就可以判断单片 机系统的工作情况。本单片机系统的监测分为两个步骤：先对数据存储单元进行读 对这两路信号进行检测，判断整个单片机系统工作是否工作正常。如果80C31或 工作情况． 2．2伽玛剂量率瞬态辐射设备 本试验使用的辐射设备为中物院应用电子学研究所的闪光一I强流加速器。该设 3I 杨怀民：80(331单片机系统伽玛剂量率闭锁宙口现象研究 的基本参数进行了监测，辐射脉冲波形用示波器进行记录．剂量率用热释光剂量片 紧贴在试验计算机样品上进行测量。在试验中限制80C31单片机系统累积剂量不超 过允许的值，以免造成永久损伤。 2．3测试记录系统 ‘ 80C31单片机系统程序运行的工作情况由监测CPU送出的Pl口信号和82C55I／o 的^口信号来判断。系统供电电源通过屏蔽同轴电缆由主控室送入。输出信号用双 屏蔽同轴电缆传输到主控室，记录传输前信号要进行驱动