在上一篇文章中討論，高速 ADC 的單粒子效應 (SEE)：單粒子閂鎖 (SEL)，我們通過觀察閂鎖引起的 SEL 開始討論高速 ADC 的 SEE通過輻射。正如我們所知，通常首先執行 SEL 測試，因為閂鎖可能具有破壞性。可以采用閂鎖緩解技術來解決破壞性的 SEL，但這些對策會增加系統成本和復雜性。通常希望避免展示 SEL 的設備，尤其是在 SEL 具有破壞性的情況下。現在讓我們轉到下一個 SEE 主題，即單事件瞬變 (SET)。

如果您還記得我 2017 年 12 月的博客，輻射效應快速概述，SET 是軟錯誤，它們本質上是暫時的，設備可以自行恢復，無需重啟或重置設備。與 SEL 測試不同，測試標準不要求在評估 SET 時為設備保持較高的外殼溫度。通常，測試在環境溫度條件下進行，同時監測和記錄溫度。正如 SEL 測試的情況一樣，SET 評估通常在高達 80 MeV-cm 2 /mg的能級和 10 7 離子/cm 2的注量下進行。在某些情況下，能級可以達到 ≥ 120 MeV-cm 2/mg 用于 SET 評估。這取決于所需的應用和情況。評估仍將完成到 10 7 離子/cm 2的注量。我們將再次了解 AD9246S 14 位 125 MSPS ADC。提醒一下，我在這里再次包含了用于 SEE 測試的設置圖。

AD9246S 單粒子效應 (SEE) 測試設置

SET 測試的目標是確定 ADC 出現 SET 時的能量水平，以及找到作為 SET 事件飽和點的能量水平。了解瞬變事件的幅度和持續時間很重要。在將 ADC 暴露于不斷增加的輻射水平并記錄 SET 的數量、幅度和長度的同時，監控設備的 SET 行為。

就 AD9246S 而言，使用了四種不同的離子，可提供五種不同的能級。下表詳細列出了用于測試 AD9246S 的離子、離子角和能級。請注意，Xenon 以兩個不同的角度使用了兩次。使用該角度可以在無需更改離子的情況下增加有效的 LET。根據角度確定 LET 是一個非常簡單的計算。為了確定氙離子在 43 度角的 LET，0 度角的 LET 除以該角的余弦。在這種情況下，計算如下：

這是有益的，因為它可以節省回旋加速器設施的時間，因為更換離子可能需要 30 分鐘或更長時間。俗話說“時間就是金錢”，設施按小時收費。使用離子角不僅可以節省一些成本，還可以讓執行測試的工程師更有效地利用分配的時間。重要的是要提前正確計劃并在執行測試時有一個好的時間表，以充分利用在設施中的時間。

表格1

用于 AD9246S SET 測試的離子和 LET

要在查看 SET 時了解測試過程，讓我們看一下測試過程。SET 測試的一般程序類似于用于 AD9246S 的程序。對于此設備，使用了以下程序：

給 AD9246S 上電。

選擇所需的離子和所需的入射角。

打開離子束，同時觀察、監測和記錄電源電流并記錄瞬態。

當記錄到指定數量的瞬變或注量達到 10 7離子/cm2時，關閉光束。

重復從第 2 步開始的程序，直到 AD9246S 被照射到所需的 LET 范圍（～ 2 MeV-cm2/mg 至 80 MeV-cm2/mg）。

使用步驟 1 至 5 測試剩余的 AD9246S 器件，直到測試完所需數量的單元。

當 SET 水平超過噪聲帶的三西格瑪時，AD9246S 在重離子暴露期間的瞬態響應是使用 Xilinx Spartan 6 FPGA 捕獲的。通過對 ADC 的輸出代碼應用數字模板，從比較中去除了 LSB 反射板和設施噪聲。對于 AD9246S，6 個 LSB 被屏蔽。下面給出了顯示錯誤閾值掩碼（紅色虛線）的可視化表示，以說明瞬態錯誤。掩碼外的周期必須是多個時鐘周期才能被視為瞬態。例如，第一個 SET 顯示為具有三個時鐘周期的長度和大于 6 個 LSB 的幅度。

AD9246S 設置誤差閾值掩碼

通過對 0x3FCO（二進制值 = 11 1111 1100 0000）和每個輸出代碼執行邏輯與，在數據分析中創建了此掩碼。該數字模板代表大約 1/2 mV 的噪聲和 2 VP-P輸入滿量程范圍。有關執行的每個 SET 測試運行的詳細信息，請參閱AD9246S 單事件效應測試報告的第 13-15 頁。

此信息用于繪制 Weibull 曲線，該曲線顯示 SET 行為與輻射能量水平的可視化表示。使用的能級越多，可用于創建 Weibull 曲線的點就越多，從而更準確地描述 ADC 的 SET 響應。顯然，由于與使用回旋加速器設備執行測試相關的成本和時間，存在折衷。回想上面的表 1，多個 LET 用于測試。這允許生成下面的曲線。該曲線顯示了 SET 開始出現的 LET 起始閾值以及 SET 數量飽和時的 LET 值，這意味著 SET 數量不會隨著 LET 的增加而增加。

AD9246S SET 橫截面和威布爾曲線

為威布爾曲線收集和計算的信息可用于預測設備在環繞地球的各種軌道上的 SET 性能。威布爾曲線用于計算 SET 發生的概率以及 SET 發生的幅度和長度。存在的模型從 Weibull 曲線獲取信息，并提供 SET 事件的概率，該概率取決于設備在最終系統應用中將被放置的軌道。這些模型不僅考慮了軌道，還考慮了最終應用中使用的任何屏蔽。這只是拼圖的一部分。

正如我們所討論的，一般的第一步是 SEL 測試，以尋找破壞性的器件閉鎖。我們這里的主題是 SET 測試，它提供有關器件瞬態干擾性能的信息。為了全面了解，還有幾個話題需要討論。我們將在 SEE 測試方面研究的下一個主題是單粒子翻轉 (SEU)。敬請關注，我們將繼續更清晰地了解高速 ADC 的 SEE。

彩蛋來了

從基礎到高級的ADC講座，將涵蓋高速ADC設計的原理、傳統架構和最先進的設計。第一部分首先回顧了ADC的基本知識，包括采樣、開關電容和量化理論。接下來，介紹了經典ADC架構的基礎和設計實例，如閃存、SAR和流水線ADC。然后，本教程將對混合型ADC架構進行總體概述，這就結束了第一部分。在第二部分，首先描述了ADC的度量。然后，介紹混合或非混合架構的各種先進設計。該教程最后將以數字輔助解決技術結束。

審核編輯：湯梓紅