专利名称：Fpga及配置prom抗总剂量测试方法及专用电路板的制作方法
技术领域：
本发明涉及集成电路技术，特别涉及FPGA测试技术。
背景技术：
半导体器件在航天应用中，会受到地球辐射带的质子和电子以 及太阳宇宙线的质子的辐照，从而引起半导体器件的总剂量效应。为 了评估半导体器件经受这种辐射的能力，预估半导体器件在这种辐射 环境下能正常工作的寿命，需要进行地面模拟试验。大量的理论和实 验研究表明，在地面模拟实验中可采用钴60 (Co-60) Y源的辐照来 模拟空间环境。
在这种地面模拟实验中，不同的被测器件有不同的测试参数和不 同的测试方法。超大规模集成电路(VLSI)的总剂量效应的测试方 法目前还处于探索阶段。而现场可编程门阵列(FPGA)作为一种超大 规模集成电路(VLSI),如何快速、简单、安全的得到具有很大参考 意义的抗总剂量实验结果也还处于摸索阶段。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种FPGA及配置PROM 抗总剂,测试方法，能够准确测试辐射对FPGA及配置PROM工作影响。
本发明所要解决的另一个技术问题是，提供一种FPGA及配置 PROM抗总剂量测试专用电路板。
本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，FPGA及配置 PROM抗总剂量测试方法，其特征在于，包括下述步骤
(1) 将待测FPGA和配置PROM安装在测试电路板上，对其进 行参数测试并记录；
(2) 测试装有Co-60的铅罐的窗口处的剂量率；
(3) 将步骤(1 )中的测试电路板固定在屏蔽Co60的铅罐窗口处;
3(4) 将电源由实验室外部引入，连接到电路板上，并在实验室外 电源处串接安培表，然后对测试电路板进行调试；所述测试 电路板带有显示模块；
(5) 将钴源从井里用机械臂升起来，对被测器件进行辐照。
(6) 根据屏蔽室外对屏蔽室内剂量率的检测，在剂量率最大时， 开始计时；
(7) 在室外观察电流表的变化，记录时间点和该点的电流值，通 过设置在实验室内的摄像头，用监视器观察电路板的显示数 据并记录；
(8) 测试到预设的总剂量时，将钴源用机械臂降到水井里；
(9) 将电路板断电，取下待测器件，再测试各项参数。 所述步骤(1)和步骤(9)测试的参数包括VIHMIN、 VILMAX、
IOL、 VOL、 VOH、 IOH、 ICC以及时延。
本发明提供的FPGA及配置PROM抗总剂量测试专用电路板包 括电源接口及开关、稳压电路、配置PROM夹具、FPGA夹具、显示 器件和晶振，电源接口通过稳压电路为整个电路板供电，显示器件连 接在FPGA夹具上，晶振与FPGA夹具连接，配置PROM夹具与稳 压电路和FPGA夹具连接。所述晶振为至少2个不同频率的晶振。
本发明的有益效果是，尽最大可能的屏蔽了外部干扰因素，测试 效结果可靠性高。
以下结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的说明。
图1是本发明的测试环境示意图。图中序号标记显示终端3、 电源4、.万用表5、屏蔽墙6、摄像头7、被测电路板8、机械臂9、 铅罐10、窗口 11、水井12。
图2是本发明的测试专用电路板结构示意图。
具体实施例方式
参见图1。
本发明提供一种现场可编程门阵列(FPGA)抗总剂量的测试实验 方法以及在这个方法中用到的电路系统。此方法可用于对现场可编程门阵列(FPGA)进行抗钴60 (Co-60) y射线总剂量测试。包括以下步
骤
A. 设计制作带功能测试并能显示的测试电路板；
B. 用VLSI逻辑测试系统对待测FPGA和配置PROM进行参数测 试并记录；
C. 测试装有CO-60的铅罐的窗口处的剂量率；
D. 将步骤(1)中的电路板固定在屏蔽Co60的铅罐窗口处；
E. 将电源由外引入，连接到电路板上，并在室外电源处串接安培 表，然后对电路板进行调试；
F. 调试摄像头的位置，使室外的观察人员可以清晰看到被测电路
G. 实验人员离开屏蔽的实验室，将钴源从井里用机械臂升起来， 对被测器件进行辐照。
H. 根据屏蔽室外对屏蔽室内剂量率的检测，在剂量率最大时，按 下计时器，开始计时；
I. 在室外观察电流表的变化，记录时间点和该点的电流值，用监 视器观察电路板的功能是否正常并记录。
J.测'试到想要的总剂量时，将钴源用机械臂降到水井里； K.将电路板断电，取下待测器件，再用VLSI逻辑测试系统测试 各个参数
L.重复歩骤(1) (11)，做第二片样片的实验；
M.对比前面两片的实验结果，若两者规律有较大差别，再做第三
片，然后再和前两片对比实验结果。 上述步骤中，步骤A所提到的测试电路板的结构如图2所示。包 括有电源接口、开关、稳压芯片、配置FPGA的配套的存储器、数 码显示管、两个晶振。
电源接口将外来的直流电压引入，串入的开关可以比较方便的起 到重新上电配置FPGA的作用。因为随着辐照时间的增加，FPGA的 电源电流会有较大变化，会影响FPGA的供电。所以稳压芯片是必须 的。两个晶振，晶振2用来提供FPGA的主工作频率，晶振l用来提
5供采样频率。FPGA和配置芯片用夹具是为了，测第二片、第三片时
更方便操作人员插拔。
在本发明的专用电路板上，待测的器件(FPGA)和配置PROM 在电路板的一面，其余器件在电路板的另外一面。且FPGA夹具和 PROM夹具的位置要满足FPGA和配置PROM最近的边间距大于铅 罐窗口的边长。由于测试可能是对FPGA进行，也可能是对PROM 进行，无论是对FPGA还是对PROM进行测试，都只辐照被测器件， 不会影响另一器件。
工作时，可以配置为让FPGA采晶振1的频率，然后通过数码管 显示出来。晶振1的频率逼近FPGA的最大工作频率。晶振采用DIP 插槽固定，当高频率失败时，可以换作频率低一点的晶振，看看是否 能正常工作。
本发明测试的主要参数包括VIHMIN、 VILMAX、 IOL、 VOL、 VOH、 IOH、 ICC以及时延等。
在步骤I记录时间点时，可以根据下式
辐照总剂量=剂量率><辐照时间 来算出该时刻的已辐照剂量并记下。每个一段时间或者观察若有电流 突变，或者功能变错等情况，应在屏蔽室外操作，将电路板断电后重
新上电，FPGA重新上电配置，可以看出配置PROM是否还功能正常。 也可以奔剂量率测试仪的监测下，将钴源通过机械臂放入水井中，然 后操作人员进入屏蔽室，可通过电路板上的开关，让FPGA重新上电配置。
权利要求
1、FPGA及配置PROM抗总剂量测试方法，其特征在于，包括下述步骤(1)将待测FPGA和配置PROM安装在测试电路板上，对其进行参数测试并记录；(2)测试装有Co-60的铅罐的窗口处的剂量率；(3)将步骤(1)中的测试电路板固定在屏蔽Co60的铅罐窗口处；(4)将电源由实验室外部引入，连接到电路板上，并在实验室外电源处串接安培表，然后对测试电路板进行调试；所述测试电路板带有显示模块；(5)将钴源从井里用机械臂升起来，对被测器件进行辐照。(6)根据屏蔽室外对屏蔽室内剂量率的检测，在剂量率最大时，开始计时；(7)在室外观察电流表的变化，记录时间点和该点的电流值，通过设置在实验室内的摄像头，用监视器观察电路板的显示数据并记录；(8)测试到预设的总剂量时，将钴源用机械臂降到水井里；(9)将电路板断电，取下待测器件，再测试各项参数。
2、 如权利要求1所述的现场可编程门阵列及其配置PROM抗总剂量测试方法，其特征在于，所述步骤(O和步骤(9)测试的参数包括VmM,n、 V隱x、 I0L、 V0L、 Voh、 IOH、 ICC以及时延。
3、 FPGA及配置PROM抗总剂量测试专用电路板，其特征在于，包括电源接口及开关、稳压电路、配置PROM夹具、FPGA夹具、显示器件和晶振，电源接口通过稳压电路为整个电路板供电，显示器件连接在FPGA夹具上，晶振与FPGA夹具连接，配置PROM夹具与稳压电路和FPGA夹具连接。
4、 如权利要求3所述的FPGA及配置PROM抗总剂量测试专用电路板，其特征在于，所述晶振为至少2个不同频率的晶振。
5、 如权利要求3所述的FPGA及配置PROM抗总剂量测试专用电路板，其特征在于，配置PROM夹具和FPGA夹具的位置满足FPGA和配置PROM最近的边间距大于铅罐窗口的边长的要求。
全文摘要
FPGA及配置PROM抗总剂量测试方法及专用电路板，涉及集成电路技术，本发明的专用电路板包括电源接口及开关、稳压电路、配置PROM夹具、FPGA夹具、显示器件和晶振，电源接口通过稳压电路为整个电路板供电，显示器件连接在FPGA夹具上，晶振与FPGA夹具连接，配置PROM夹具与稳压电路和FPGA夹具连接。本发明尽最大可能的屏蔽了外部干扰因素，测试效结果可靠性高。
文档编号G01R31/303GK101464492SQ200810148129
公开日2009年6月24日 申请日期2008年12月31日 优先权日2008年12月31日
发明者波 曾, 威 李, 杨志明, 王蚕英, 黄国辉 申请人:成都华微电子系统有限公司