Введение 5
1. Тактирование микроконтроллера и ионизирующее излучение 7
1.1. Блок PLL 7
1.2. Встроенный RC - генератор 11
1.3. Воздействие импульсного ионизирующего излучения 15
1.4. Воздействие ионизирующего излучения на микроконтроллер 20
1.4.1. Реакции микроконтроллера при воздействии ИИ 20
1.4.2. Влияние схем тактирования на работу МК 24
2. Объект и методика исследования 30
2.1. Образец 30
2.2. Схема включения МК 32
3. Эксперимент 33
3.1. Исполняемая МК программа 33
3.2. Результаты исследования и их анализ 33
Заключение 35
Список литературы 36
Приложение 39
Электронные устройства находят широкое применение в различных сферах деятельности человека. На работу электронных компонентов оказывают влияние множество факторов. Одним из важнейших факторов является воздействие ионизирующего излучения (ИИ).
Развитие микроэлектроники направлено на увеличение быстродействия, повышение функциональной сложности изделий и снижение энергопотребления. Для этих целей разрабатываются новые технологические процессы. При уменьшении размера технологических норм элементов микросхем увеличивается их чувствительность к ИИ. Поэтому проблема обеспечения радиационной стойкости элементов интегральных микросхем за последние годы стала одной из самых главных среди комплекса других проблем, связанных с проектированием высоконадёжной и стабильной электронной аппаратуры. Таким образом, при создании устройств, эксплуатация которых происходит в повышенном радиационном фоне, необходимо иметь представление о радиационной стойкости различных компонентов данного устройства. Это обуславливает актуальность работы.
Микроконтроллеры состоят из большого количества блоков и являются сложным электронным компонентом. Механизмы сбоев при воздействии ИИ на разные блоки совершенно различны. Один из таких блоков - это блок формирования тактовой частоты. Воздействие на него ИИ приводит к изменению тактовой частоты и при повышении мощности дозы приводит к зависанию микроконтроллера (МК).
Цель работы:
Исследование реакции МК на внешнее дестабилизирующее воздействие при различной конфигурации системы тактирования.
Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:
1. подготовить аналитический обзор по влиянию внешних факторов на
сбоеустойчивость МК;
2. изучить теоретические сведения о радиационных эффектах;
3. провести эксперимент с МК при внешнем воздействии;
4. проанализировать результаты эксперимента.
Практическая значимость результатов исследования заключается в определении режимов работы МК, чувствительных к внешнему воздействию и выявлении реакции приводящей к сбою. Предположения основанные на данном исследовании могут дать информацию о том как избежать данной реакции и разработать методы парирования.
Подготовив аналитический обзор по влиянию внешних факторов на сбоеустойчивость МК и изучив теоретические сведения о радиационных эффектах, я могу сказать, что при воздействии ионизирующего излучения на МК с тактированием от внутреннего RC - генератора, изменяется его тактовая частота, так как конденсатор чувствителен к изменениям напряжения.
После проведения эксперимента и анализа данных, я пришёл к выводу, что при работе на высоких частотах МК, RC - генератор не успевает вернуться к рабочим параметрам за один цикл, новая частота поступает на ФД, где и происходит зависание, так как ФД не может синхронизироваться с данной частотой.
Таким образом, можно предположить, что при максимальной частоте тактирования от внутреннего RC - генератора в связке с PLL есть высокая вероятность зависаний МК при воздействии ионизирующего излучения.
