ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. ISSN 1684-1719. 2021. № 6
Оглавление выпускаТекст статьи (pdf)
DOI https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.6.14
УДК 537.874 + 54.07
МОДЕЛИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ КОЛЕБАТЕЛЬНОГО ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ ПРИ СОБСТВЕННЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЯХ В КЛЮЧЕВЫХ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМАХ НА МОП-ТРАНЗИСТОРАХ
К. А. Бойков
МИРЭА – Российский технологический университет, 119454, Москва, проспект Вернадского, д. 78
Статья поступила в редакцию 17 марта 2021 г., после доработки – 24 июня 2021 г.
Аннотация. Впервые представлены и проанализированы упрощенные модели колебательного перераспределения энергии в МОП-транзисторе с открытым стоком и в режиме инвертора. Рассчитаны параметры моделей, получены численные сигнальные радиопрофили электрической составляющей электромагнитных излучений, созданных самим ключевым узлом. Подготовлен и проведен эксперимент по регистрации колебательного перераспределения энергии в МОП-транзисторе на специально разработанном образце с известным алгоритмом выполнения команд. Представлены результаты регистрации серий сигнальных радиопрофилей при конфигурации портов общего назначения образца цифрового устройства и проведена корреляционная оценка воспроизводимости эксперимента. Установлено, что взаимная корреляция сигнальных радиопрофилей, полученных в результате моделирования и в результате проведения эксперимента не ниже 0,93, что говорит о корректности разработанных моделей. На основе представленной разработки проведена корреляционная оценка излучений реперного образца и образца с несущественным отклонением параметров. Сделан вывод и показана возможность использования полученных результатов для радиосенсорной технической диагностики и аутентификации радиоэлектронных устройств.
Ключевые слова: техническая диагностика, сигнальный радиопрофиль, микропроцессорное устройство, электромагнитное излучение, свободные колебания.
Abstract. For the first time, a simplified model of the redistribution of vibrational energy in a MOS transistor has been developed and analyzed. The transistor is turned on in open drain mode and in inverter mode. After calculating the parameters, the numerical radio profiles of the signals of the electrical component of electromagnetic radiation, created by the key unit itself, were obtained. An experiment was carried out to register the vibrational redistribution of energy in a MOS transistor using a specially designed sample. The results of registration of a series of radio profiles of signals with the configuration of the universal ports of the sample of a digital device are presented, and a correlation assessment of the reproducibility of the experiment is carried out. The correlation of the radio profiles of the signals obtained as a result of modeling and as a result of the experiment is not lower than 0.93. This testifies to the correctness of the developed models. On the basis of the presented development, a correlation assessment of the radiation of a reference sample and a sample with a slight deviation of parameters has been carried out. Even with a slight change in the parameters of the key node associated with degradation of the gate dielectric, the cross-correlation in the normal state and with a defect r < 0.7, which indicates a significant difference in the signal radio profile of normal functioning and with deterioration of parameters. The proposed models can be used in passive radio-wave technical diagnostics based on the registration of the electrical component of electromagnetic radiation generated by the radio-electronic devices themselves and opens up new possibilities for diagnosing malfunctions at the early stages of their occurrence.
Key words: technical diagnostics, signal radio profile, microprocessor device, electromagnetic radiation, free vibrations.
Литература
1. Евстифеев А.В. Микроконтроллеры AVR семейств Mega. Руководство пользователя. Москва, ДМК. 2015. 588 c.
2. Очкуренко Г.О. Программирование микроконтроллеров семейства AtMega на базе системы Arduino. Теория и практика современной науки. 2019. №4(46). С.178-183.
3. Амелин С.А., Амелина М.А. Разновидности SPICE-моделей транзисторов с изолированным затвором. Сб. трудов VII Межд. научн.-техн. конф. «Энергетика, информатика, инновации» - 2017. В 3-х томах. Том 2. С.15-20.
4. Shichman H., Hodges D.A. Modeling and Simulation of Insulated-Gate Field-Effect Transistor Switching Circuits. IEEE Journal of Solid-State Circuits. 1968. Vol.SC-3. No.3. P.285-289.
5. Kizimenko V.V., Ulanouski A.V. Comparative analysis of the various resonator models in the input impedance calculation of the microstrip antennas. Proceedings of 39-th International Conference “Telecommunications and Signal Processing (TSP)”. Vienna, June 27-29, 2016.
6. Научно-технический портал по радиоэлектронике “RadioProg”. Раздел «Калькуляторы». [электронный ресурс]. URL: https://radioprog.ru/calculator/list
7. Башарин С.А. Теоретические основы электротехники. Москва, Академия. 2018. 192 c.
8. Костин М.С., Бойков К.А. Радиоволновые технологии субнаносекундного разрешения. Москва, МИРЭА – Российский технологический университет. 2021. 142 с.
9. Бойков К.А. Разработка и исследование системы радиоимпульсной регенерации для устройств высокоскоростной стробоскопической оцифровки. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2018. №3. URL: http://jre.cplire.ru/jre/mar18/6/text.pdf
Для цитирования:
Бойков К.А. Моделирование и анализ колебательного перераспределения энергии при собственных электромагнитных излучениях в ключевых радиоэлектронных схемах на МОП-транзисторах. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2021. №6. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.6.14