随着人类航天航空事业以及集成电路的飞速发展,高速低功耗的抗辐射加固电子器件越发显得重要。基于灵敏放大器的触发器(Sense-Amplifier-based Flip Flop,SAFF)具有建立时间/保持时间短、时钟负载低等优点,适用于低电压和高速操作。但是传统的SAFF存在输出Q和反相输出QB相互依赖的缺点,因此先后出现了很多改进的SAFF设计,例如Nikolic SAFF、Ahmadi SAFF、Strollo SAFF、Kim SAFF等。然而,上述设计都没有考虑到SAFF对单粒子翻转的敏感性。由于SAFF主级差分输入操作所需的电压摆幅较小,其噪声容限更小。SAFF容易发生单粒子翻转从而锁存错误的逻辑值,甚至导致系统失效,这在航空航天设备中将造成严重的后果。本文提出了一种基于灵敏放大器的触发器的跨层次双模冗余加固方案,该方案能够有效提高SAFF的鲁棒性。在SAFF的主级使用单元级双模冗余加固技术,而在其从级采用晶体管级双模冗余加固技术。所提加固方案可应用于当前典型的SAFF设计中,如Con SAFF、Strollo SAFF、Ahmadi SAFF和Jeong SAFF等。该跨层次双模冗余加固方案极大地提升了SAFF的容错能力,加固后的SAFF不仅能够完全容忍内部敏感节点发生的单节点翻转,而且还能部分容忍由电荷共享效应导致的双节点翻转。所提跨层次双模冗余加固方案虽然带来了一定的面积和功耗损失,但与传统的双模冗余加固方案相比,所提加固方案在延时、面积和功耗开销方面仍有着较大的改进。详尽的HSPICE仿真实验和对比数据表明,所提加固方案在SEU容忍能力、面积、延迟、功耗开销等方面取得了很好的折中。本文同样提出了一种新型基于灵敏放大器的触发器—Cinv SAFF,以进一步提高传统SAFF的性能。Cinv SAFF沿用Con SAFF的主级部分,而在其从级采用基于C单元的锁存器,有效地精简了晶体管的数量,降低了面积和功耗开销。Cinv SAFF的输出端反相器将输出电容负载与内部结构相隔离,起到屏蔽内部噪声及毛刺的作用。详尽的HSPICE仿真结果表明:Cinv SAFF的输出波形规整、无毛刺,且Cinv SAFF适用于高速操作,可工作于2GHz的高频环境下;与已有的SAFF设计相比,在不带负载的情况下,所提Cinv SAFF的功耗、面积开销和功耗延迟积分别平均降低了24.77%,25.62%和19.3%。总而言之,Cinv SAFF具有较好的功耗、面积开销和功耗延迟积特性,在延迟方面也具有一定优势。