[发明专利]一种具有抗辐照能力的表决器

说明书

技术领域

本发明属于数字电路表决器技术领域，具体涉及一种具有抗辐照能力的表决器。

背景技术

冯·诺伊曼早在1956年就在标题为Probabilistic logics and synthesis of reliable organisms from unreliable components（in Automata Studies,C.Shannon and J.McCarthy,Eds.Princeton University Press,1956,pp.43–98.）的文献中提出利用冗余和多数表决器来构造可靠系统。从此多模冗余和三模冗余就作为一种最基本的技术在可靠性系统中被广泛应用。由于三模冗余需要额外的硬件开销较小，且其可靠性非常接近多模冗余，使得三模冗余技术在工业、交通控制以及航空航天领域广泛使用。

航空航天飞行器中的芯片很容易受外层空间以及核爆等辐射的影响而出现暂时的功能错误，这种错误称之为“软错误”。出现这种“软错误”的原因是高能带电粒子（太阳内部核聚变反应放射出来的质子和α粒子、核爆炸产生的高能Y射线、X射线、中子及电磁脉冲以及芯片封装材料中微量放射性元素发生的Q粒子）在穿过电子器件的灵敏区时，沉积能量，产生足够数量的电荷，这些电荷被器件电极收集后，造成器件逻辑状态的非正常改变。这种逻辑状态非正常改变就会造成芯片功能错误从而出现“软错误”。正是由于这种“软错误”是不可避免的，所以需要采用三模冗余硬件加固技术，这样就不得不使用到表决器来得到最终的输出。近年来，人们的研究热点一直是怎么来加固电路中的D触发器和组合电路，却忽视了表决器也是很容易受到辐射影响从而产生错误的表决。随着我国航天事业的迅猛发展，集成电路作为航天器核心，其可靠性和性能也有了更高的要求。我国的抗辐照集成电路的研制还处于起步阶段。由于美国核心高端芯片对我国采取禁售措施，使得我国长期以来不得不采用8086、80386、1750等性能很低的集成电路来构建航天器的电子系统，很难完成用于军事侦察、载人航天等关键任务。因此设计更加可靠的集成电路意义重大，而表决器作为三模冗余技术不可或缺的一部分，设计一种能抵抗辐照的表决器可以大大提高整个三模冗余系统的可靠性，从而里满足不断发展的航空航天事业。

传统的表决器如图1所示，将三个输入信号两两一组进行“与”运算，再将“与”运算的结果进行“或”运算后作为表决器的表决结果输出。从图1中的真值表可以看出，这个表决器是满足三模冗余系统“少数服从多数”的要求，即只要保证三个输入信号中有两个输入信号是正确的，那最后的判决结果也是正确的。但这样一个表决器内部节点是很容易受到辐射影响从而产生单粒子瞬时脉冲；图2为上述模拟表决器中一个与门输出节点受到辐射后的波形图，可以看出这个与门输出节点上产生了瞬时脉冲，这个瞬时脉冲最后传递到表决器输出端，从而造成表决器短暂表决错误，如果这个短暂错误（图2中的毛刺）结果被下一个电路采样到，就会造成整个电路的功能错误。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术缺陷，本发明提供了一种具有抗辐照能力的表决器，使得表决器在有辐射下仍然能工作正常而不会产生瞬态脉冲。

一种具有抗辐照能力的表决器，包括两个三输入表决器B1～B2、两个反相器INV1～INV2和一个C单元反相器；其中：

三输入表决器B1的三个输入端与三输入表决器B2的三个输入端对应连接且分别接收三组输入信号，三输入表决器B1的输出端与反相器INV1的输入端相连，三输入表决器B2的输出端与反相器INV2的输入端相连，反相器INV1的输出端与C单元反相器的第一输入端相连，反相器INV2的输出端与C单元反相器的第二输入端相连，C单元反相器的输出端输出表决结果。

所述的三输入表决器以三组输入信号作为自身的输入信号，若三组输入信号中有至少两组为1，则三输入表决器输出为1，否则输出为0。

所述的反相器INV1对三输入表决器B1的输出结果做反相处理，若三输入表决器B1的输出结果为1，则反相器INV1输出为0；若三输入表决器B1的输出结果为0，则反相器INV1输出1。

所述的反相器INV2对三输入表决器B2的输出结果做反相处理，若三输入表决器B2的输出结果为1，则反相器INV2输出为0；若三输入表决器B2的输出结果为0，则反相器INV2输出1。