随着航天事业的发展,人类越来越重视对太空环境的开发和利用。在人造卫星、空间站以及空间探测器等航天器中,不管是航天器的控制系统还是对内部数据的存储系统,都是由集成电路来实现的。然而,在宇宙空间中存在着大量的辐射粒子,集成电路芯片在辐射环境中工作时难免会受到辐射粒子的撞击,从而发生严重的故障。D触发器是数字集成电路中使用最多的信息存储器件。为了保证集成电路的正常工作以及内部数据的稳定,对集成电路特别是触发器电路进行抗辐射加固设计具有非常重要的意义。本文以SETTOFF结构的D触发器为研究对象,首先对其电路的结构和加固原理进行分析。针对SETTOFF结构的不足之处进行改进,设计了一种新的电路来取代SETTOFF结构中的翻转检测器模块,从而减少了SETTOFF结构的开销和不可忽略的校正毛刺。新的触发器电路结构(TDRH-FF)能够检测出单粒子瞬态(SET)、单粒子翻转(SEU)以及时序错误(TE)等辐射诱导产生的单粒子效应,并对SEU错误进行修正。对改进后的触发器电路TDRH-FF和SETTOFF结构触发器进行仿真对比,结果表明TDRH-FF具有更好的电学性能。基于smic 65nm工艺,设计实现了TDRH-FF触发器电路的版图和后仿真验证。根据标准单元建库的流程,建立了TDRH-FF触发器标准单元。标准单元库的验证结果表明,本文设计的触发器标准单元可以被数字电路设计工具识别并使用。最后对设计的TDRH-FF结构D触发器进行流水线验证。选择具有代表性的Open RISC 1200处理器进行验证,将Open RISC 1200处理器流水线中的D触发器替换为TDRH-FF结构的D触发器。当处理器的流水线中发生SET或者SEU错误时,可以准确地检测出错误并快速纠正错误,在保证流水线功能正常运行的同时,增强了流水线的抗辐射能力。