[发明专利]一种抗单粒子翻转的掉电数据保持触发器电路

说明书

本发明公开了一种抗单粒子翻转的掉电数据保持触发器电路，包括：主锁存器电路，用于根据接收到的输入数据信号D和互补时钟信号，输出两路数据信号D_SAVE_1/2；具备掉电贮存功能的从锁存器电路，用于根据接收到的两路数据信号D_SAVE_1/2、互补时钟信号和互补贮存信号，输出两路输出数据信号OUTPUT1/2；输出驱动级缓冲器，用于根据接收到的OUTPUT1或OUTPUT2，生成总输出信号Q；第一反相器，用于输出反相时钟信号CKN；第二反相器，用于输出反相贮存使能信号SAVEN。本发明降低了因单粒子翻转效应造成的电路正常工作和掉电保持状态下存储的数据和状态发生错误的概率，实现掉电数据保持触发器电路在低功耗宇航集成电路中的应用。

技术领域

本发明属于集成电路设计技术领域，尤其涉及一种抗单粒子翻转的掉电数据保持触发器电路。

背景技术

太空辐射环境中高能粒子撞击所引发的单粒子翻转(SEU)效应是造成宇航集成电路失效的主要因素之一。包括局部掉电技术在内的低功耗设计技术在集成电路设计领域被广泛使用，具有降低能耗、降低散热成本、增强可靠性等优势。局部掉电时需要将该区域内的重要数据或状态进行保存，防止数据丢失，便于后续查找和恢复。掉电数据保持触发器是实现局部掉电后存储相关数据，并在电路重新上电后将存储的数据输出的触发器电路。该电路在宇航应用过程中会面临严重的SEU问题，造成存储的数据出错。

如图1，为一种常见的掉电数据保持触发器电路的原理示意图，该掉电数据保持触发器电路由主锁存器(Master latch)、从锁存器(Slave latch)和掉电贮存锁存器(Balloon latch)构成。在空间环境中，Master latch、Slave latch和Balloon latch均会受到单粒子的干扰，造成各锁存器存储的数据或状态发生改变。在正常工作模式下，Masterlatch和Slave latch会发生单粒子翻转导致掉电数据保持触发器输出错误结果，在掉电贮存模式下，Balloon latch会发生单粒子翻转导致掉电过程中贮存的数据或状态出现错误，待再次上电后，掉电数据保持触发器会输出与掉电前存储的不一致的信息，造成整个电路无法复原。

可见，现有的掉电数据保持触发器电路对单粒子翻转效应非常敏感，当高能粒子轰击到Master latch、Slave latch或Balloon latch的存储节点时，存储节点的数据或状态会发生从“0”到“1”或“1”到“0”的跳变，导致电路输出错误的数据。特别是掉电贮存锁存器在掉电后长期保持某种状态，该数据被单粒子“篡改”的概率更大，由于该数据涉及到上电后的初始化问题，后果也可能更严重。

如何避免掉电数据保持触发器存储的数据因单粒子事件出现错误，实现一种抗单粒子翻转效应的掉电数据保持触发器电路，是本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种抗单粒子翻转的掉电数据保持触发器电路，旨在降低因单粒子翻转效应造成的电路正常工作和掉电保持状态下存储的数据和状态发生错误的概率，实现掉电数据保持触发器电路在低功耗宇航集成电路中的应用。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种抗单粒子翻转的掉电数据保持触发器电路，包括：

主锁存器电路，用于接收输入数据信号D和互补时钟信号的输入，根据互补时钟信号对输入数据信号D进行处理，输出第一数据信号D_SAVE_1和第二数据信号D_SAVE_2；

具备掉电贮存功能的从锁存器电路，用于接收第一数据信号D_SAVE_1、第二数据信号D_SAVE_2、互补时钟信号和互补贮存信号的输入，根据互补时钟信号和互补贮存信号分别对第一数据信号D_SAVE_1和第二数据信号D_SAVE_2进行处理，输出第一输出数据信号OUTPUT1和第二输出数据信号OUTPUT2；