Statistical evaluation of sensitivity to radiation-induced transient effects in complex mixed-signal circuits

Este trabajo de doctorado investiga la sensibilidad de circuitos electrónicos complejos de señal mixta a los eventos transitorios ('Single-Event Transient') - SET inducidos por radiación en el espacio, presentando metodologías innovadoras para su evaluación mediante simulación. Una metodología de caracterización basada en un enfoque estadístico, junto con un muestreo aleatorio pesado, acelera la evaluación de la sensibilidad. Además, el uso de los `intervalos de confianza virtuales' presentados proporciona un medio eficaz para la estimación de la sensibilidad sin necesidad de simulaciones exhaustivas. La investigación introduce varios modelos SET para simulación eléctrica, proponiendo la implementación de un modelo dinámico que considera las consideraciones de polarización del transistor durante el evento. Implementado en Verilog-A, este modelo muestra un buen rendimiento para partículas de energía media-baja, validado mediante comparaciones con simulaciones TCAD. Se describe, como vehículo de pruebas, el diseño de un SAR ADC endurecido frente a radiación de alto rendimiento, centrándose en el diseño de su generador de referencias y un detector de SET para el mismo. Los resultados experimentales demuestran la alta resolución del convertidor y su robustez frente a temperatura. Además, la prueba de radiación diseñada para caracterizar diferentes zonas del ASIC, apoya la noción de que un enfoque a nivel de sistema es crucial para optimizar los esfuerzos de endurecimiento para radiación. Aunque las simulaciones de SET a nivel de sistema muestran discrepancias con los resultados experimentales, este trabajo realiza una exploración de las posibles fuentes de sesgo, incluyendo las esquinas del proceso de fabricación, los parásitos del layout, las variaciones del área de los candidatos y la posibilidad de añadir más efectos que el clásico enfoque de centrarse en los drenadores de los transistores CMOS. A pesar de las dificultades para lograr la convergencia entre las simulaciones y los resultados experimentales, la evaluación estadística basada en intervalos de confianza virtuales resulta ventajosa para evaluar la robustez del ASIC. En conclusión, esta tesis doctoral avanza en la comprensión y evaluación de los eventos transitorios inducidos por la radiación en circuitos de señal mixta complejos. La metodología, los modelos y el diseño del vehículo de prueba propuestos ofrecen valiosas perspectivas para mejorar la robustez de los sistemas electrónicos en entornos propensos a la radiación, haciendo especial énfasis en la necesidad de endurecer los subsistemas más críticos.

Author dc:creator

• Gutiérrez Gil, Valentín

Advisors dc:contributor.advisor

• Huertas Sánchez, Gloria
• Leger Leger, Gildas

Statement dc:rights

• Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internacional

Licence dc:rights.uri

• http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/

Language dc:language.iso

eng

Handle dc:identifier.uri

https://hdl.handle.net/11441/160811

OAI identifier oai:identifier

oai:idus.us.es:11441/160811