数字电路高功率微波(HPM)效应研究

摘要

在CMOS数字电路器件中，最典型的基本单元门电路为反相器，它是CMOS数字电路分析设计的基础，因此CMOS数字器件电路级微波扰乱效应研究大多集中在CMOS反相器。为了更好地了解外界电磁干扰脉冲对反相器工作状态的影响，本文以SN74AHC04级联CMOS反相器作为研究对象，采用直接注入微波脉冲的方法对级联CMOS反相器进行扰乱/翻转效应研究，本文的主要工作是进行了级联CMOS反相器HPM效应的模拟及实验研究，通过模拟计算与实验数据的对比总结其中效应规律。
　　 本论文采用了一种CMOS反相器微波扰乱效应电路模拟方法，重点研究注入微波脉冲功率、频率、脉宽、脉冲前沿等参数以及反相器工作电压对效应结果的影响，同时也对级联CMOS反相器高、低电平及上升沿与下降沿注入不同频段、不同功率的微波扰乱脉冲进行了大量实验研究。模拟结果与注入实验数据比较吻合，表明文中采用的SPICE反相器模拟模型可以较好用于CMOS数字电路微波扰乱效应研究。
　　 模拟计算与实验研究显示，本文所研究的级联CMOS反相器输入逻辑电平的高低及反相器工作电压不同都会影响扰乱/翻转阀值；从注入功率角度来看，级联反相器输出扰乱电平与注入功率之间不是简单的线性关系，即随着注入功率的增加反相器扰乱电平并非单调递增或递减；扰乱阀值因注入频率不同而存在较大差异。总结出的这些效应规律可为了解和掌握CMOS数字电路器件与系统整体HPM效应机理规律提供一定的参考价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1数字电路微波效应研究意义

1.2国内外研究现状

1.3论文的研究方法

1.4论文的主要内容及组织形式

第二章 CMOS反相器相关理论

2.1 MOS场效应管(MOSFET)结构

2.2 MOSFET SPICE模型

2.3 CMOS反相器工作原理及特性

2.3.1 CMOS反相器电路结构及工作原理

2.3.2 CMOS反相器的主要特性

2.4 CMOS电路的闩锁效应与ESD

第三章 CMOS反相器HPM效应模拟

3.1微波对CMOS数字电路的作用过程

3.2效应模拟所用模型的有效性

3.3效应模拟所用软件—HSPICE简介

3.4 HPM效应电路模拟

3.4.1电路模拟相关参数设置

3.4.2级联SN74AHC04反相器模拟计算结果

3.5本章小结

第四章 CMOS反相器HPM效应实验研究

4.1注入实验系统的搭建

4.2 CMOS反相器注入实验原理

4.3注入实验结果及分析

4.3.1反相器输入为高、低逻辑电平时注入微波扰乱脉冲

4.3.2反相器工作信号上升沿或下降沿注入微波扰乱脉冲

4.4 CMOS反相器HPM效应总结

4.5本章小结

第五章微波干扰下反相器动态参数的计算方法

5.1反相器输入端注入微波干扰信号时的模型参数

5.2反相器分析参数提取方法介绍

5.2.1反相器输入为阶跃信号的情形

5.2.2反相器输入为斜坡输入信号的情形

5.3输入斜坡信号时反相器动态功耗的计算

5.4本章小结

第六章结束语

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果