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深亚微米下SET故障模拟技术的研究

深亚微米下SET故障模拟技术的研究

作者：叶世旺电子科技大学

学位级别：硕士

在宇宙空间环境中,存在着大量的高能带电粒子(如质子、电子、重离子等),由这些带电粒子诱发组合电路发生单粒子瞬态脉冲效应的频率变得越来越高。因此,在对电路进行单粒子影响的评估过程中,不能只考虑寄存器自身发生的单粒子翻转效应(Si... 详细信息

在宇宙空间环境中,存在着大量的高能带电粒子(如质子、电子、重离子等),由这些带电粒子诱发组合电路发生单粒子瞬态脉冲效应的频率变得越来越高。因此,在对电路进行单粒子影响的评估过程中,不能只考虑寄存器自身发生的单粒子翻转效应(Single Event Upset,SEU),还应考虑组合电路中产生的单粒子瞬态脉冲效应(Single Event Transient,SET)。目前,评估SET影响的方法主要是采用SPICE仿真,该方法虽然精度高、灵活性强,但由于速度慢的原因而只能用于对门数较少的电路进行研究。与SPICE仿真相比,故障模拟方法中的故障注入技术具有速度快的特点,比较适合大规模电路的评估。为了研究大规模电路的评估,并在考虑SET在组合电路传播过程中会发生脉冲展宽及压缩的基础上,需要对故障模拟技术进行深入的研究。本文的主要工作内容如下:(1)完成SET硬件模拟系统实现原理的研究。通过分析SDF反标进行时序仿真的过程,阐述如何利用量化延时模型解决逻辑门输入输出延时的模拟以及SET瞬态脉冲的产生原理。(2)完成硬件模拟系统中量化延时模型的建模。由于工艺库中逻辑门的输入输出延时为皮秒级,所以在FPGA上实现ASIC单元库中逻辑门的电气传输特性的模拟是一个极其困难且复杂的问题。本文提出一种量化延时模型,可以有效实现脉冲展宽及压缩的模拟,从而为基于FPGA的硬件模拟系统奠定基础。(3)在分析SET瞬态脉冲传输特性的基础上,实现两种单粒子瞬态脉冲故障模拟系统:基于数字电路仿真软件的软件模拟系统和基于FPGA的硬件模拟系统。上述两种模拟系统的相同点是都需要在逻辑门的输出处添加脉冲注入单元实现单粒子瞬态脉冲的注入,不同的是基于软件模拟的方法采用反标SDF实现逻辑门电气传输特性的模拟,而基于FPGA的硬件模拟方法需要在每个逻辑门的输入处添加量化延时模型才能进行电气传输特性的模拟。(4)利用ISCAS-85基准电路对模拟系统进行验证。通过实验结果发现,在保证与软件模拟系统的误差精度小于0.5%的前提下,硬件模拟系统的注入错误脉冲的速度比软件模拟系统快一个数量级以上,从而达到了硬件加速的要求。实验还发现如果不考虑组合电路中的电气掩蔽效应和脉冲展宽效应,电路的出错概率评估结果就会偏低。

关键词：单粒子瞬态脉冲效应故障模拟系统量化延时模型脉冲注入

YⅪ—RuⅩⅥ离子3d^(10)4l(l=s,p,d,f)组态能级的逐插计算方法研究

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中国矿业大学学报 2004年第3期33卷 352-355页

作者：牟致栋魏琦瑛叶世旺中国矿业大学理学院江苏徐州221008

在准相对论HXR方法计算的基础上,分析了等电子序列离子能级结构的特点,提出了一种高剥离态离子能级新的逐插计算方法.计算了Y —Ru 离子3d104l(l=s,p,d,f)组态能级,其结果与已有实验结果相当符合.而Tc 离子的所有能级值纯属预测计算结果.

关键词：能级 TcXV离子等电子序列离子逐插计算

类钠CrⅩⅣ-FmXC离子3s^2S1／2-3p^2P1／2，3／2的跃迁计算

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原子与分子物理学报 2006年第B4期23卷 51-55页

作者：叶世旺牟致栋殷春浩关富英中国矿业大学理学院徐州221008 北京师范大学图书馆北京100875

用多组态HFR方法系统地计算了高剥离粪钠CrⅩⅣ-FmXC离子（Z=24-100）单电子组态的能级，相应谱线的跃迁波长，跃迁概率和振子强度，在已有实验的基础上，用自编的Fortran程序对HF计算的3p^2P1／2,3／2能级结果进行了最小二乘拟合计算... 详细信息

用多组态HFR方法系统地计算了高剥离粪钠CrⅩⅣ-FmXC离子（Z=24-100）单电子组态的能级，相应谱线的跃迁波长，跃迁概率和振子强度，在已有实验的基础上，用自编的Fortran程序对HF计算的3p^2P1／2,3／2能级结果进行了最小二乘拟合计算，从而预测计算了CrⅩⅣ-FmXC离子3s^2S1／2-3p^2P1／2,3／2跃迁的谱线波长。计算结果与已有的实验值均符舍得很好，尤其是与最近测量的实验值相当一致：而与其他理论预测值也基本吻合。

关键词：类钠离子共振跃迁原子能级谱线波长振子强度

屏蔽理论对LiⅠ等电子序列离子基组态能量的计算方法研究

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原子与分子物理学报 2004年第2期21卷 235-238页

作者：牟致栋魏琦瑛李元成叶世旺中国矿业大学理学院徐州221008 石油大学应用物理系东营257062

在屏蔽理论和多体微扰理论的基础上,文中提出了一种新的计算等电子序列离子基组态能量的方法,用该方法和作者设计的FORTRAN程序,计算了LiⅠ等电子序列离子(3≤Z≤20)基组态能量,计算结果与已有实验结果十分接近,表明该方法对低Z原子体... 详细信息

在屏蔽理论和多体微扰理论的基础上,文中提出了一种新的计算等电子序列离子基组态能量的方法,用该方法和作者设计的FORTRAN程序,计算了LiⅠ等电子序列离子(3≤Z≤20)基组态能量,计算结果与已有实验结果十分接近,表明该方法对低Z原子体系基组态能量的计算是可行的。

关键词：屏蔽理论多体微扰理论(MBPT) Li Ⅰ等电子序列离子基组态能量

GeFe_2O_4晶体的基态能级和零场分裂参量

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物理学报 2003年第9期52卷 2280-2283页

作者：殷春浩韩奎叶世旺中国矿业大学理学院徐州221008

GeFe2 O4 是一种单晶化合物 ,考虑到由 3个〈111〉方向之一的一个轴 ,从一个中心位置到另一个中心位置之间 ,以Fe2 +离子为中心离子和O2 - 为配体构成了三角 (C3v)对称体系 .利用不可约张量理论 ,建立了 3d4 3d6 离子三角(C3v)对称的... 详细信息

GeFe2 O4 是一种单晶化合物 ,考虑到由 3个〈111〉方向之一的一个轴 ,从一个中心位置到另一个中心位置之间 ,以Fe2 +离子为中心离子和O2 - 为配体构成了三角 (C3v)对称体系 .利用不可约张量理论 ,建立了 3d4 3d6 离子三角(C3v)对称的晶体场和自旋相互作用哈密顿矩阵 ,因此 ,由完全对角化的晶体场和自旋轨道相互作用哈密顿矩阵和电子顺磁共振理论公式求出单晶GeFe2 O4 中Fe2 +离子的电子顺磁共振零场分裂参量D和F a .并研究了自旋三重态对电子顺磁共振 (EPR)零场分裂的贡献 .结果显示自旋三重态对基态零场分裂的贡献是较强的。

关键词：自旋三重态晶体场低自旋态高自旋态零场分裂 GeFe2O4晶体基态能级电子顺磁共振

旋转摩擦电选起电器内粉煤灰颗粒运动特性的模拟研究

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中国矿业大学学报 2019年第6期48卷 1343-1351页

作者：叶世旺陶东平陶有俊白龙黄志敏薛刘萍中国矿业大学物理学院江苏徐州221116 辽宁科技大学矿业工程学院辽宁鞍山114048 中国矿业大学化工学院江苏徐州221116 煤炭加工与高效洁净利用教育部重点实验室江苏徐州221116

为深入理解粉煤灰颗粒在旋转摩擦起电器内的运动特性,提高粉煤灰的荷电效果.采用标准k-ε湍流模型,结合颗粒轨道模型,分别以粒径为20,40和60μm的球形炭、灰颗粒为研究对象,对不同进气速率和摩擦轮转速下的颗粒运动进行数值仿真.模拟结... 详细信息

为深入理解粉煤灰颗粒在旋转摩擦起电器内的运动特性,提高粉煤灰的荷电效果.采用标准k-ε湍流模型,结合颗粒轨道模型,分别以粒径为20,40和60μm的球形炭、灰颗粒为研究对象,对不同进气速率和摩擦轮转速下的颗粒运动进行数值仿真.模拟结果表明:颗粒在起电器内的运动行为和入口速率、摩擦轮转速、颗粒的粒径及种类均有关.在研究粒径范围内,颗粒粒径越大,平均速率越大,摩擦起电效果越好.粉煤灰颗粒的碰撞摩擦主要是与起电器外壳内壁面的碰撞摩擦以及颗粒和颗粒间的碰撞.入口速率和摩擦轮转速对颗粒的运动特性影响很大,最佳摩擦充电的条件为入口速率3 m/s,摩擦轮转速5 kr/min.颗粒在摩擦起电器右下方有堆积现象.该结论与文献中的实验结果基本一致,从而证明了本模拟结果的可靠性.

关键词：旋转摩擦电选粉煤灰起电器运动特性

Pd Ⅹ Ⅳ-Cd Ⅹ Ⅵ离子4s^24p^3和4s4p^4组态精细结构能级与跃迁的扩展分析

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强激光与粒子束 2005年第3期17卷 447-452页

作者：牟致栋魏琦瑛叶世旺张雷魏伟王树凯中国矿业大学理学院江苏徐州221008

用多组态HXR理论方法对KrⅣCdⅩⅥ离子4s24p3 和4s4p4 组态的精细结构能级进行了分析计算。在已有研究工作的基础上,通过对4s24p3 和4s4p4 组态能级的实验观测值与HXR计算结果之差ΔE沿等电子序列变化规律的分析,找出了ΔE随有效核电荷... 详细信息

用多组态HXR理论方法对KrⅣCdⅩⅥ离子4s24p3 和4s4p4 组态的精细结构能级进行了分析计算。在已有研究工作的基础上,通过对4s24p3 和4s4p4 组态能级的实验观测值与HXR计算结果之差ΔE沿等电子序列变化规律的分析,找出了ΔE随有效核电荷数Zc 变化的规律,预言并计算了PdⅩⅣCdⅩⅥ离子4 s2 4 p3 和4 s4 p4 组态能级,大部分预言计算值与实验结果的偏差小于1 0 0 cm-1 。由此还进一步计算了PdⅩⅣCdⅩⅥ离子4s24p3—4s4p4 跃迁的谱线波长、振子强度和跃迁概率。结果表明:除了4s24p3 2D5/2—4s4p42D5/2跃迁的谱线波长(29.992 nm)与实验值相差0.018 nm外,对于其余5 条谱线,预言值与实验值的偏差均不超过0.005 nm。

关键词： PdⅩⅣ-CdⅩⅥ离子精细结构能级谱线波长振子强度跃迁概率 HXR方法

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一种模拟SET的脉冲产生方法

微电子学与计算机 2014年第1期31卷 129-131,136页

作者：叶世旺周婉婷电子科技大学电子科学技术研究院四川成都611731

提出一种基于PLL(Phase Locked Loop)的电子脉冲产生方法,利用该方法可以产生最小宽度为325ps的瞬态脉冲并对SRAM型FPGAs(Field Programmable Gate Arrays)中实现的组合逻辑电路进行SET传播特性的研究.实验结果表明该脉冲产生方法实现简... 详细信息

提出一种基于PLL(Phase Locked Loop)的电子脉冲产生方法,利用该方法可以产生最小宽度为325ps的瞬态脉冲并对SRAM型FPGAs(Field Programmable Gate Arrays)中实现的组合逻辑电路进行SET传播特性的研究.实验结果表明该脉冲产生方法实现简单,可以在不改变电路布局布线的前提下,改变注入脉冲宽度,且由PLL相位计算出的理论脉冲宽度与实际测量误差小于3%.

关键词：单粒子瞬态脉冲效应锁相环电子脉冲产生 SRAM型FPGA 传播特性

类Li和类Be等电子序列离子基组态能量的Z相关修正

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原子与分子物理学报 2005年第2期22卷 238-242页

作者：牟致栋魏琦瑛叶世旺中国矿业大学理学院江苏徐州221008

在相对论多体微扰理论和屏蔽理论的基础上,本文提出了一种计算等电子序列离子基组态能量的新方法,通过引入一个与核电荷数Z相关的能量修正函数γ(Z)来考虑由于忽略能量的高阶项对原子体系基组态能量的影响。在对类Li(Z=3～50)和类Be(Z=4... 详细信息

在相对论多体微扰理论和屏蔽理论的基础上,本文提出了一种计算等电子序列离子基组态能量的新方法,通过引入一个与核电荷数Z相关的能量修正函数γ(Z)来考虑由于忽略能量的高阶项对原子体系基组态能量的影响。在对类Li(Z=3～50)和类Be(Z=4～50)等电子序列离子的基组态能量所进行的理论计算研究结果表明,Z相关能量修正对于原子体系基组态能量的准确计算是有效的。

关键词：相对论多体微扰理论(RMBPT) 屏蔽理论类Li和类Be等电子序列离子基组态能量 Z相关能量修正