CN101726702B - 一种脉宽调制器单粒子效应的测试方法 - Google Patents

一种脉宽调制器单粒子效应的测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种脉宽调制器单粒子效应的测试方法，属于空间辐射效应及加固技术领域。在试验中首先监测单粒子翻转时引起的输出脉冲的丢失现象；然后以PWM输出高电平作为闸门控制信号对50MHz的脉冲信号进行计数，可以计算出高电平在测量周期中的时间，最后由MCU计算出PWM输出的占空比；对上传上位机进行监测；将输出信号幅值与PWM的输出脉冲信号的幅值进行比对，将监测结果上传上位机；PWM的输出频率与时钟频率不是2倍的关系，计数器记录，送入MCU进行监测并上传上位机；并在某个标准时间间隔Ts内，对脉冲进行计数，测出与门输出信号重复出现的次数。本发明应用于实验室对空间用PWM单粒子效应性能评估试验中。

Description

一种脉宽调制器单粒子效应的测试方法
技术领域
本发明涉及一种脉宽调制器单粒子效应的测试方法，属于空间辐射效应及加固技术领域。
背景技术
脉宽调制器(PWM)是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，PWM经济、节约空间、抗噪性能强，广泛应用于测量、通信、功率控制与变换的许多领域中。随着航天技术的发展，脉宽调制器(PWM)被航天器电子***中广泛使用，如空间用DC/DC模块中广泛采用PWM。由于空间辐射环境中高能粒子易诱发PWM发生单粒子效应(SEE)现象，会引起PWM的相关参数(基准电压、电流、占空比、频率以及相序)的改变，造成航天器电子***发生异常及故障，已引起设计师们的重视。PWM单粒子效应测试可以实现辐照试验中的功能及电性参数的测试，为空间用PWM选取及加固设计提供重要的技术支撑。
发明内容
本发明的目的是为了解决由于单粒子效应引起的PWM相关参数的改变从而造成航天器电子***发生异常及故障的问题，提出了一种脉宽调制器单粒子效应试验的测试方法。
本发明的目的是通过以下述技术方案实现的。
本发明的一种脉宽调制器单粒子效应试验的测试方法，其具体实施步骤如下：
1)在已知的某个标准时间间隔Ts内，测出被测信号重复的次数N，然后根据f＝N/Ts计算出PWM控制器输出的频率f；PWM的时钟频率和PWM的输出频率测量选择相同的测量时基，通过比对在Ts时间间隔内PWM时钟的计数值和PWM的输出计数值判断PWM的输出脉冲的丢失情况，实现监测单粒子翻转时引起的PWM的输出脉冲的丢失现象；
2)选用50MHz的有源晶振作为***的测量基准；在测量占空比时，以PWM输出高电平作为闸门控制信号对50MHz的脉冲信号进行计数，计算出高电平在测量周期中的时间，最后由微程序控制器(MCU)计算出PWM输出的占空比；
3)将PWM输出的参考电压经变换、12位的串行A/D转换后将数据送入MCU，然后上传上位机进行监测；
4)在测试***测量路中设计了一路稳定的直流模拟输出脉冲信号(直流方波电压信号)的电路，将其该输出信号幅值(上升沿和下降沿)与PWM的输出脉冲信号的幅值(上升沿和下降沿)进行比对，将比对数据送入比较器进行比较，出现幅值异常通过计数器记录，然后将数据送入MCU进行监测，最后将监测结果上传上位机；
5)在正常情况下PWM的时钟频率是PWM的输出频率的2倍，若PWM的时钟频率不是PWM的输出频率的2倍时，则PWM的输出脉冲频率异常，此时计数器记录，然后将数据送入MCU进行监测，最后将监测结果上传上位机；
6)将PWM控制器的两个输出A、B经与门后进行监测，若有脉冲与时钟同步出现的现象，并在某个标准时间间隔Ts内，对脉冲进行计数，测出与门输出信号重复出现的次数，用来监测单粒子翻转时引起的输出脉冲的相序发生变化的现象，其中输出A、B出现同相序。
有益效果
本发明应用于实验室对空间用PWM单粒子效应性能评估试验中。
附图说明
图1为PWM频率测量示意图；
图2为占空比监测示意图；
图3为相序变化的监测示意图；
其中，1-1监测时准信号、1-2闸门时间Ts、1-3闸门时间Ts、1-4被测信号计数N、1-5被测信号计数N、1-6被监测信号；2-150MHz的有源晶振信号、2-2计数a1、2-3计数a2、2-4计数a3、2-5计数a1、2-6计数a2、2-7计数a3、2-8计数a1、2-9计数a2、2-10计数a3、2-11测量周期；3-1与门输出、3-2基准信号、3-3与门输出信号计数、3-4输出B、3-5输出A。
具体实施方式
下面结合空间用的PWM UC1825，对本发明的实际测试方法做进一步说明，图1为PWM频率测量示意图；图2为占空比监测示意图；图3为相序变化的监测示意图；其中，1-1监测时准信号、1-2闸门时间Ts、1-3闸门时间Ts、1-4被测信号计数N、1-5被测信号计数N、1-6被监测信号；2-150MHz的有源晶振信号、2-2计数a1、2-3计数a2、2-4计数a3、2-5计数a1、2-6计数a2、2-7计数a3、2-8计数a1、2-9计数a2、2-10计数a3、2-11测量周期；3-1与门输出、3-2基准信号、3-3与门输出信号计数、3-4输出B、3-5输出A。
实施例
1)在UC1825时钟频率变化监测中，选用CPLD构成的计数器实现对输出时钟信号的测量，数据测量周期为100ms。在100ms时间间隔内，测出被测信号重复的次数N，然后可计算出UC1825输出的频率f。通过对N的变化来监测UC1825的输出波形的变化，从而实现了监测单粒子翻转时引起的输出脉冲的丢失现象，如图1所示；
2)在UC1825占空比变化的监测中，测量100ms周期由UC1825输出的脉冲数据个数N(高电平数)，而N即可反应输出脉冲占空比的变化。由于UC1825占空比本身是变化的，于是在监测软件设计中，通过设置一定占空比变化范围(也就是软件中所谓的占空比阈值设定范围)，使得在没有辐射源辐照的情况下，不出现占空比异常次数的阈值参数为测量条件，从而对有源时引起的变化进行监测，通过计数器记录，如图2所示；
3)在UC1825参考电压监测中，将UC1825输出的参考电压经变换、A/D转换后将数据送入MCU，进行实时监测；
4)在脉冲幅值异常监测中，在测试***测量路中设计了一路稳定的直流模拟输出脉冲信号(直流方波电压信号)的电路，将其该输出信号幅值(上升沿和下降沿)与UC1825的输出脉冲信号的幅值(上升沿和下降沿)进行比对，将比对数据送入比较器进行比较，出现幅值异常通过计数器记录，然后将数据送入MCU进行监测，最后将监测结果上传上位机。由于UC1825输出脉冲的幅值本身是一定的范围内变化的，于是在试验测试设计中，通过上位机软件设置改变模拟输出值(也就是软件中所谓的脉冲幅值异常阈值)，使得在没有辐射源辐照的情况下，不出现脉冲幅值异常次数的阈值参数为测量条件，从而对有源时引起的变化进行监测。
5)由于在正常情况下UC1825的时钟频率与输出频率有2倍的关系。若UC1825的输出频率与时钟频率不是2倍的关系，则认为输出脉冲频率异常，计数器记录，然后将数据送入MCU进行监测，最后将监测结果上传上位机。
6)对UC1825的控制器相序位变化监测如图3所示。将UC1825的两个输出A、B经与门后进行监测，若有脉冲与时钟同步出现的现象，并在某个标准时间间隔Ts内，对脉冲进行计数，测出与门输出信号重复出现的次数；这主要用来监测单离子翻转时引起的输出脉冲的相序发生变化的现象，其中输出A、B出现同相序。

Claims (1)

1.一种脉宽调制器单粒子效应的测试方法，其特征在于：
1)在已知的某个标准时间间隔Ts内，测出被测信号重复的次数N，然后根据f＝N/Ts计算出脉宽调制器输出的频率f；脉宽调制器的时钟频率和脉宽调制器的输出频率测量选择相同的测量时基，通过比对在Ts时间间隔内脉宽调制器时钟的计数值和脉宽调制器的输出计数值判断脉宽调制器的输出脉冲的丢失情况，实现监测单粒子翻转时引起的脉宽调制器的输出脉冲的丢失现象；
2)选用50MHz的有源晶振作为***的测量基准；在测量占空比时，以脉宽调制器输出高电平作为闸门控制信号对50MHz的脉冲信号进行计数，计算出高电平在测量周期中的时间，最后由微程序控制器计算出脉宽调制器输出的占空比；
3)将脉宽调制器输出的参考电压经变换、12位的串行A/D转换后将数据送入微程序控制器，然后上传上位机进行监测；
4)在测试***测量路中设计了一路稳定的直流模拟输出脉冲信号的电路，将其该输出信号幅值与脉宽调制器的输出脉冲信号的幅值进行比对，将比对数据送入比较器进行比较，出现幅值异常通过计数器记录，然后将数据送入微程序控制器进行监测，最后将监测结果上传上位机；
5)在正常情况下脉宽调制器的时钟频率是脉宽调制器的输出频率的2倍，若脉宽调制器的时钟频率不是脉宽调制器的输出频率的2倍时，则脉宽调制器的输出脉冲频率异常，此时计数器记录，然后将数据送入微程序控制器进行监测，最后将监测结果上传上位机；
6)将脉宽调制器控制器的两个输出经与门后进行监测，若有脉冲与时钟同步出现的现象，并在某个标准时间间隔Ts内，对脉冲进行计数，测出与门输出信号重复出现的次数，用来监测单粒子翻转时引起的输出脉冲的相序发生变化的现象，其中脉宽调制器控制器的两个输出出现同相序。
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