一种模数转化器单粒子效应检测系统及方法

本发明属于模数转化器，具体涉及一种模数转化器单粒子效应检测系统及方法。

背景技术：

1、空间辐射环境中存在着多种高能质子、电子、重离子以及高温等离子体等各种带电粒子，这些带电粒子会与航天器设备中电子元器件的半导体材料相互作用，造成器件损伤,通常表现为逻辑状态翻转、功能失效甚至元器件的烧毁，一般称这类效应为单粒子辐射效应(see)，如何准确、有效评估此类效应是十分必要的；现有技术中的adc器件的单粒子辐照试验检测系统通常基于信号发生器、直流稳压电源实现信号输入及电源供电，利用逻辑分析仪的触发功能监控并抓取单粒子辐照时模/数转换器(adc)器件的输出数据信号跳变；该系统信号链路复杂，易受试验环境的干扰,不便携带和功能扩展。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种模数转化器单粒子效应检测系统及方法，能够提高单粒子辐射效应的检测精度。

2、本发明是通过以下技术方案来实现：

3、一种模数转化器单粒子效应检测系统，包括上位机和与上位机通讯连接有测试单元，所述测试单元包括主控模块，以及分别于主控模块连接的dds信号发生模块和多路程控电源模块，电压电流采集模块，所述主控模块的控制端、dds信号发生模块、多路程控电源模块和电压电流采集模块的采集端均电性连接被测ad器件。

4、进一步的，所述主控模块采用可编程逻辑门阵列，包括依次通讯连接的fpga控制单元、sram单元和可编程资源单元，所述可编程资源单元包括可配置逻辑块clb、可编程输入输出单元iob、数字时钟管理模块dcm和布线资源单元pi。

5、进一步的，所述dds信号发生模块包括依次连接的相位累加器、相位加法器、波形数据表和d/a数模转换器，所述相位累加器、相位加法器、波形数据表和d/a数模转换器还分别连接有同一参考时钟源，所述相位累加器的输入端连接有频率控制字k信号。

6、进一步的，所述相位累加器用于在每个时钟周期内，将频率控制字与累加寄存器输出的相位数据相加。

7、进一步的，所述相位加法器用于将至少两个相位进行加法运算。

8、进一步的，所述多路程控电源模块采用四路ltm4628组成四通道dc输出。

9、进一步的，所述多路程控电源模块通过track信号控制电源的供电延时时间，输出范围为0.6v～5.5v。

10、进一步的，所述电压电流采集模块采用电压采集器ina228对进行实时电压采集和电流处理。

11、进一步的，所述上位机通过lan与主控模块进行数据交互及显示。

12、一种模数转化器单粒子效应检测方法，包括以下步骤：

13、所述上位机将测试数据下发至主控模块，所述主控模块对dds信号发生模块和多路程控电源模块配置相应参数；

14、所述上位机向主控模块发送测试启动命令，通过dds信号发生器产生检测单元测试所需测试数据，通过多路程控电源模块提供被测ad器件的工作电压；

15、所述ad器件对测试模拟信号进行转换并将输出至主控模块，电压电流采集模块将采集到ad器件的电压数据上传至主控模块；

16、所述主控模块中采用误差统计的方法，根据设置的信号频率和采样频率，自动计算每个周期采样点数，进行多周期数值统计，对参考波形拟合、底噪分析，计算出最低底噪位数，并计算出翻转阈值；

17、主控模块将转换后的数据及电压电流数据传送到进行上位机实时数据显示。

18、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

19、本发明提供一种模数转化器单粒子效应检测系统，包括上位机和与上位机通讯连接有测试单元，所述测试单元包括主控模块，以及分别于主控模块连接的dds信号发生模块、多路程控电源模块和电压电流检测模块，所述主控模块的控制端、dds信号发生模块、多路程控电源模块和电压电流检测模块的采集端均电性连接被测ad器件；本申请测试系统采用一体化设计，分体式的测试系统包括示波器、信号发生器和电流电压源。集成的数据输入模块和输出检测模块相较于现有的分体式测试系统，有更好的便携性，而测控一体化的设计也使系统对比等有更低的成本；现有的差频检测法检测是在输入信号单个周期内采集单个信号，混合得到一组缓变正弦波；而本系统的检测方法则使在输入信号单个周期采集多个信号，可以更好的还原出输入信号，也能更精准的识别到单粒子效应的错误数据。

20、本发明提供一种模数转化器单粒子效应检测方法，包括以下步骤：所述上位机将测试数据下发至主控模块，所述主控模块对dds信号发生模块和多路程控电源模块配置相应参数；所述上位机向主控模块发送测试启动命令，通过dds信号发生器产生检测单元测试所需测试数据，通过多路程控电源模块提供被测ad器件的工作电压；所述ad器件对测试模拟信号进行转换并将输出至主控模块，电压电流采集模块将采集到ad器件的电压数据上传至主控模块；所述主控模块中采用误差统计的方法，根据设置的信号频率和采样频率，自动计算每个周期采样点数，进行多周期数值统计，对参考波形拟合、底噪分析，计算出最低底噪位数，并计算出翻转阈值；主控模块将转换后的数据及电压电流数据传送到进行上位机实时数据显示；本方法能够提高单粒子辐射效应的检测精度。

技术特征：

1.一种模数转化器单粒子效应检测系统，其特征在于，包括上位机和与上位机通讯连接有测试单元，所述测试单元包括主控模块，以及分别于主控模块连接的dds信号发生模块和多路程控电源模块，电压电流采集模块，所述主控模块的控制端、dds信号发生模块、多路程控电源模块和电压电流采集模块的采集端均电性连接被测ad器件。

2.根据权利要求1所述一种模数转化器单粒子效应检测系统，其特征在于，所述主控模块采用可编程逻辑门阵列，包括依次通讯连接的fpga控制单元、sram单元和可编程资源单元，所述可编程资源单元包括可配置逻辑块clb、可编程输入输出单元iob、数字时钟管理模块dcm和布线资源单元pi。

3.根据权利要求1所述一种模数转化器单粒子效应检测系统，其特征在于，所述dds信号发生模块包括依次连接的相位累加器、相位加法器、波形数据表和d/a数模转换器，所述相位累加器、相位加法器、波形数据表和d/a数模转换器还分别连接有同一参考时钟源，所述相位累加器的输入端连接有频率控制字k信号。

4.根据权利要求3所述一种模数转化器单粒子效应检测系统，其特征在于，所述相位累加器用于在每个时钟周期内，将频率控制字与累加寄存器输出的相位数据相加。

5.根据权利要求3所述一种模数转化器单粒子效应检测系统，其特征在于，所述相位加法器用于将至少两个相位进行加法运算。

6.根据权利要求1所述一种模数转化器单粒子效应检测系统，其特征在于，所述多路程控电源模块采用四路ltm4628组成四通道dc输出。

7.根据权利要求1所述一种模数转化器单粒子效应检测系统，其特征在于，所述多路程控电源模块通过track信号控制电源的供电延时时间，输出范围为0.6v～5.5v。

8.根据权利要求1所述一种模数转化器单粒子效应检测系统，其特征在于，所述电压电流采集模块采用电压采集器ina228对进行实时电压采集和电流处理。

9.根据权利要求1所述一种模数转化器单粒子效应检测系统，其特征在于，所述上位机通过lan与主控模块进行数据交互及显示。

10.一种模数转化器单粒子效应检测方法，其特征在于，基于权利要求1-9任一项所述一种模数转化器单粒子效应检测系统，包括以下步骤：

技术总结
本发明提供一种模数转化器单粒子效应检测系统及方法，包括上位机和与上位机通讯连接有测试单元，所述测试单元包括主控模块，以及分别于主控模块连接的DDS信号发生模块、多路程控电源模块和电压电流检测模块，所述主控模块的控制端、DDS信号发生模块、多路程控电源模块和电压电流检测模块的采集端均电性连接被测AD器件；本申请采用一体化设计，分体式的测试系统包括示波器、信号发生器和电流电压源，集成的数据输入模块和输出检测模块相较于现有的分体式测试系统，有更好的便携性，而测控一体化的设计也使系统对比等有更低的成本；本方法在输入信号单个周期采集多个信号，可以更好的还原出输入信号，精准识别单粒子效应的错误数据。

技术研发人员：宋启帆
受保护的技术使用者：西安工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8