Разработка скоростного радиационно-стойкого аналого-цифрового преобразователя

• Автор: Бережной, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 104 с. : ил.

Содержание

Общая характеристика работы

Глава 1. ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ОБ АНАЛОГОЦИФРОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯХ.

1.1. Назначение, принцип действия и тенденция развития А1Ц1

1.2. Типовые структуры АЦП и их особенности.

1.2.1. Параллельные АЦП.

1.2.2. Последовательные АЦП.

1.2.3. Последовательнопараллельные АЦП.

1.3. Параметры АЦП

1.3.1. Статические параметры

1.3.2. Динамические характеристики

1.4. Особенности работы АЦП в специальных условиях. Требования к конструкции элементов на кристалле. Радиационностойкие конструкции.
1.4.1. Радиационные эффекты в КМОП ИС.
1.4.2. Дифференциальная схемотехника
1.4.3. Радиационностойкие КМОП структуры.
Выводы к главе 1
Глава 2. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ РАДИАЦИОННОСТОЙКОГО РАЗРЯДНОГО АЦП
2.1. Общее описание и основные технические характеристики.
2.2. Схемотехнические особенности АЦП.
2.2.1. Структурная электрическая схема АЦП
2.2.2. Источник опорного напряжения.
2.2.3. Цифровые входы и выходы
2.3. Конструктивнотехнологические особенности проектирования ИС
2.3.1. Выбор полупроводниковой структуры изделия и состава необходимых элементов.
2.3.2. Правила проектирования ИС
2.3.3. Особенности проектирования радиационностойких цифровых и аналоговых блоков
Выводы к главе 2
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ ОПЫТНЫХ ОБРАЗЦОВ
3.1. Результаты измерения статических параметров
3.2. Результаты измерения динамических параметров.
3.3. Результаты испытаний АЦП на спецстойкость
Выводы к главе 3
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Имеющиеся решения в основном предназначены для применения в специальной аппаратуре, при этом разрабатываемые в последнее время АЦП в большей степени закрывают потребности в элементной базе, разработанной несколько лет назад, и не соответствует современным требованиям. Поскольку для коммерческой, промышленной и значительной части тактической военной аппаратуры высокая импульсная и, в целом, радиационная стойкость не требуется, то по экономическим соображениям целесообразно разрабатывать АЦП двойного назначения или, по крайней мере, предусматривать возможность быстрой и несложной адаптации коммерческих и промышленных ИС к специальным требованиям по мере совершенствования технологической базы. Пще одна тенденция в области разработки АЦП связана с увеличением степени интеграции и переходом в конечном итоге к законченным системам обработки информации, выполненным в одном корпусе. Активно ведутся разработки интегральных систем сбора данных, выполненных на одном кристалле. АЦП, причем для такой интеграции последний должен иметь схожую полупроводниковую структуру. Таким образом, с учетом вышеизложенного, актуальной проблемой является разработка скоростных АЦП двойного назначения, с высокими динамическими характеристиками, требуемой стойкостью к радиационным воздействиям и с полупроводниковой структурой, допускающей прямую интеграцию с цифровыми процессорами обработки сигналов. Диссертация выполнена на кафедре полупроводниковой электроники Воронежского государственного технического университета в рамках госбюджетной программы ГБ-. Исследование полупроводниковых материалов (Бц А3В5 и др. Целыо работы является разработка скоростного радиационно-стойкого аналого-цифрового преобразователя на основе КМОП - технологии. Исследование статических и динамических характеристик опытных образцов -разрядного АЦП. Испытания ИС на устойчивость к радиационным воздействиям. Предложено схемотехническое решение аналого-цифрового преобразователя, построенное на основе конвейерной архитектуры, что позволило достичь высокой разрядности, высокой скорости и точности преобразования. С учетом схемотехнических особенностей проведена разработка топологии аналого-цифрового преобразователя на основе КМОП -технологии с одним уровнем поликремния. Предложен и внедрен технологический метод обеспечения требуемой радиационной стойкости КМОП ИС. Разработано схемотехническое решение, позволившее спроектировать -разрядный аналого-цифровой преобразователь со скоростью преобразования 3 МГц и высокими точностными характеристиками. Разработан и внедрен технологический метод обеспечения требуемой радиационной стойкости КМОП ИС, позволяющий добиться стабильности статических и динамических параметров КМ1 ИС в широком диапазоне температур и радиационных воздействий. Изготовлены опытные образцы кристаллов аналого-цифрового преобразователя, проведены их испытания. Схемотехническое решение разработанного -разрядного АЦП, построенного на основе четырехкаскадной конвейерной архитектуры. Конструктив1Ю-технологические методы обеспечения требуемой радиационной стойкости КМОП ИС с проектными нормами 0,8 мкм, основанные на использовании дифференциальной схемотехники, высоколегированных охранных колец и периферийных поликремниевых затворов. Результаты испытаний опытных образцов -разрядного АЦП, включающие измерения статических и динамических характеристик ИС в обычных условиях и в условиях радиационных воздействий. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международном научно-техническом семинаре «Шумовые и деградационные процессы в полупроводниковых приборах» (Москва, ); конференции профессорско-преподавательского состава, сотрудников, аспирантов и студентов (Воронеж, ). По материалам диссертации опубликовано 5 научных работ, в том числе 2 - в издании, рекомендованном ВАК РФ. В совместных работах автору принадлежит проведение исследований дифференциальных структур и разработка и моделирование на их основе параллельных аналого-цифровых преобразователей, входящих в состав четырехкаскадного конвейерного АЦП, анализ и обобщение результатов. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы, который включает наименований. Основная часть работы изложена на 4 страницах, содержит рисунка и 8 таблиц.