Geri Dön

Realization of readout integrated circuit (ROIC) for an array of 288x4, N-on-P type HgCdTe long wave infrared detectors

288x4, P üzeri N türü HgCdTe uzun dalga boyu kızılötesi dedektör dizini için entegre okuma devresinin gerçekleştirilmesi

PDF İndir

  1. Tez No: 178673
  2. Yazar: HÜSEYİN KAYAHAN
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. YAŞAR GÜRBÜZ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2008
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Sabancı Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Kızılötesi görüntüleme sistemleri biomedikal uygulamalardan, astronomik uygulamalara ve stratejik görüntüleme sistemlerine kadar geniş bir uygulama alanına sahiptir. Modern askeri füze güdüm sistemleri ve gözetleme sistemleri de kızılötesi görüntüleme sistemleri içermektedir. Kızılötesi sistemlerin en önemli bileşeni, kızılötesi ışımayı elektriksel işarete dönüştüren, dedektör ve dedektöre ait okuma devresinden oluşan odaksal düzlem dizileridir (FPA). Bütün sensor devrelerinde olduğuu gibi işlevsel, dayanıklı bir system tasarımı için, hem dedektör hem de okuma devresinin tasarımına özel dikkat gösterilmelidir. Bu sistemlerde, dedektörler çalışma dalga boyunu, okuma devresi alanını ve çalışma sıcaklığını belirlerken, okuma devreleri de gürültü işaret oranı (SNR), doğrusallık, girişe yansıtılmış gürültü seviyesi, dinamik aralık gibi performans parametrelerini belirlerler.Birinci nesil kızılötesi görüntüleme sistemleri tek ya da sınırlı sayıda dedektör içermekteydi. Yüksek çerçeve hızı ve çözünürlük gereksinimleri iki boyutlu görüntü oluşturmak için bir dizi dedektörün kullanıldığı taramalı sistemleri ortaya çıkarmıştır. Dedektör işleme teknolojilerinin gelişmesi ile daha çok sayıda çalışır dedektör aynı substrata daha küçük pixel alanlarıyla üretilebilmiştir ve böylece taramalı diziler, daha yüksek çerçeve hızına sahip hareketsiz dizilerle değiştirilmeye başlanmıştır. Bununla birlikte taramalı diziler halen daha ucuz olmaları itibariyle cazip bir tercih olmayı sürdürmektedir.Bu tezde p katman üzerine n tabakayla oluşturulmuş, yüksek dalgaboyunda çalışan, 288x4 HgCdTe kızılötesi dedektör dizisi için CMOS okuma devresi (ROIC) tasarımı gösterilmektedir. Tasarlanan okuma devresi dört eleman üzerinde üçlü örnekleme ile zaman geciktirmeli toplama (TDI), hatalı piksel ayırma ve bu ayırma işlemine göre otomatik kazanç ayarlama, dört ayarlanabilir giriş kazanç ayarı ve ayarlanabilir entegrasyon süresi özelliklerine sahiptir. Okuma devresinin dinamik aralığı 2.8 volttur (1.7-4.5V), toplam kırmık alanı 13mm2 dir ve girişe yansıtılmış gürültü seviyesi 2989 elektrondur. Okuma devresinin çalışması ana saat işareti ve entegrasyon saat işareti gerekmektedir. Entegrasyon saati çerçeve hızını ve entegrasyon süresini belirler. Ana saat ise senkronizasyonu sağlar ve 5MHz'e kadar çıkabilir. Okuma devresi seri ya da parallel modda programlanabilir.

Özet (Çeviri)

Infrared (IR) imaging systems are used in a variety of applications from biomedical to astronomic and strategic imaging. Modern military missile guidance and surveillance systems also incorporate infrared imaging systems. The most critical component of an infrared imaging system is the focal plane array (FPA), a key assembly of detectors and readout electronics to carry out the function of infrared to electrical signal conversion. As in all sensor networks, extraordinary care must be given to both the detector design and readout integrated circuits, to obtain a high performance and durable system. In IRFPAs, detectors set the operation wavelength, readout circuit area and operation temperature. However many of the system performance parameters such as signal to noise ratio (SNR), linearity, input referred noise level, dynamic range, are set by the readout integrated circuit (ROIC).First generation of IR imaging systems incorporated single detector, or a fewer number of detectors. Higher frame rate and resolution requirements brought up the scanning type of FPAs where a scene is scanned constantly to create a 2D electronic image by a single array of detectors. Scanning type FPAs, with higher frame rates, started to replace staring arrays, with the maturing of detector processing technology and allowing integration of thousands of functioning detectors (pixels) on a single substrate, with smaller pitches. However, scanning type arrays are attractive due to their lower cost.In this thesis, design of a CMOS readout integrated circuit for an array of 288x4, n-on-p type HgCdTe long wave infrared detectors is presented. ROIC input preamplifier is current mirroring integration type due to low input impedance requirement. In order to increase SNR, time delay integration (TDI) on 4 detectors is applied with a super sampling rate of 3. ROIC has additional features of bidirectional TDI scanning, dead pixel deselection, automatic gain adjustment in response to pixel deselection, in addition to programmable four gain settings (up to 2.58pC storage), and programmable integration time. ROIC has four outputs with a dynamic range of 2.8V (from 1.7V to 4.5V) and input referred noise of 2989 electrons for an area of 13mm2. Two clocks: master clock and integration clock are required in order to operate the ROIC. Integration clock sets the integration time and adjust frame rate. Master clock maintains synchronization and can be adjusted up to 5MHz. ROIC can be programmed through both serial and parallel interface with full functionality but pixel deselection being allowed only in serial interface mode.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    178674

    Realization of readout integrated circuit (ROIC) for an array of 72×4, P-on-N type HgCdTe long wave infrared detectors

    72×4, P üzeri N türü HgCdTe uzun dalga boyu kızılötesi dedektör dizini için entegre okuma devresinin gerçekleştirilmesi

    ÖMER CEYLAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2008

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSabancı Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. YAŞAR GÜRBÜZ

  2. Tez No

    128520

    Realization of CMOS compatible micromachined chemical sensors

    CMOS uyumlu mikroişlenmiş kimyasal sensörlerin gerçeklenmesi

    TUĞBA DEMİRCİ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2002

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSabancı Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. YAŞAR GÜRBÜZ

  3. Tez No

    119467

    A CMOS compatible uncooled infrared detector focal plane array for night vision applications using MEMS technology

    Gece görüş uygulamaları için MEMS teknolojisi kullanarak üretilen CMOS uyumlu soğutmasız kızılötesi dedektör odak düzlem matrisi

    DENİZ SABUNCUOĞLU TEZCAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2002

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. TAYFUN AKIN

  4. Tez No

    100811

    Çok düzeyli statik bellek gözesi ve kohonen türü yapay sinir ağına uygulanması

    Multiple valued static storage cell and its application to kohonen type neural network

    NURETTİN YAMAN ÖZELÇİ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1999

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF.DR. UĞUR ÇİLİNGİROĞLU

  5. Tez No

    31

    Realization of transmitter and receiver clock generation units and channel switching unit in a modified analog radio relay

    Değiştirilen bir analog radyodaki verici ve alıcı saat üretimi birimleri ve kanal anahtarlama biriminin gerçekleştirilmesi

    AYHAN BÜYÜKSEMERCİ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1987

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MURAT AŞKAR

Geri Dön