A 64X64 CMOS integrated readout circuit for infraret photodetector focal plane arrays
Kızılötesi fotoalgılayıcı odak düzlem matrisleri için 64x64 CMOS entegre okuma devresi
- Tez No: 143418
- Danışmanlar: DOÇ. DR. TAYFUN AKIN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Kızılötesi algılayıcılar için okuma devresi, akım kopyalamalı entegrasyon, kızılötesi odak düzlem matrisi, kızılötesi algılayıcılar, kuantum kuyu kızılötesi algılayıcılar, readout circuit for infrared photodetectors, current mirroring integration, infrared focal plane array, infrared photodetectors, quantum well infrared photodetector
- Yıl: 2003
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tezde kızılötesi algılayıcı odak düzlem matrisleri (ODMleri) için geliştirilen okuma devresi (OD) sunulmaktadır. Örnek bir 64><64 ODM OD AMS 0.8 (am teknolojisi kullanılarak üretilmiştir. Piksel boyutu 38 um olan OD, bir 64x64 QWIP ODMne yapıştırılmıştır. Piksel içi önyükseltgeyici olarak Akım Kopyalamak Entegrasyon (AKE) tekniği kullanılmıştır. AKE devresi, algılayıcı üzerindeki potansiyeli sabit tutabilmek için akım kopyalayıcılardan oluşan geri besleme yapısı kullanmaktadır. Bu teknikle algılayıcı potansiyeli 0 V ile 3.5 V arasında ayarlanabilmektedir. Foto-algılayıcı akımı piksel boyutunu düşürmek ve entegrasyon sığasını arttırmak için piksek dışına kopyalanmaktadır. Entegrasyon sığasının artması, yüksek yük depolama potansiyeli ve geniş dinamik alan sağlamaktadır. AKE tekniği çok düşük giriş direnci, geniş dinamik çalışma aralığı, çok yüksek çıkış direnci ve sabit algılayıcı potansiyeli sağlamaktadır. Bunlara ek olarak, AKE oldukça doğrusal bir giriş-çıkış karakteristiğine sahiptir. Algılayıcı akımından karanlık akımı çıkarabilmek için bir karanlık akım çıkarıcı devresi tasarlanmıştır. Bu devrenin kullanımı ile, 250 nA'e kadar karanlık akımın çıkarılması mümkün olmaktadır. ODM üzerinde karanlık akım değişiminin okuma devresi tarafından müsamaha edileceği varsayılarak, tüm ODM için çıkarılan karanlık akım değeri sabit tutulmuştur. Okuma devresi 5 V güç kaynağı potansiyeli ve 6.8 pF piksel dışı entegrasyon sığası ile 170><106 elektron yük depolama kapasitesine ve en fazla 17.6 Mü geçiş direncine sahiptir. Üretilen devre QWIP ODM ile beraber çalıştırılmıştır. Devrenin dinamik çalışma aralığı normal değerdeki algılayıcı akımları için 60 dB olarak ölçülmüştür. Devrenin doğrusallıktan sapması 10-bit çözünürlük için 0.3 LSB olarak ölçülmüştür.
Özet (Çeviri)
This thesis reports the development of a integrated readout circuit suitable for infrared photodetector focal plane arrays (FPAs). A 64x64 FPA readout circuit prototype is implemented and fabricated using the AMS 0.8 um process and flip-chip bonded to a 64x64 QWIP FPA. The fabricated chip has 38 um pixel pitch and occupies an area of 3.2 mm x 4.0 mm. The Current Mirroring Integration (CMI) technique is used as the in-pixel preamplifier. The CMI circuit uses a feedback structure with current mirrors to provide stable bias voltage across the photodetectors, which can be adjusted between 0 V and 3.5V. The photodetector current is mirrored to an integration capacitor which can be placed outside of the unit pixel, reducing the pixel area and allowing the integration of the detector current on larger capacitances for larger charge storage capacity and dynamic range. The CMI structure provides very low input impedance, high dynamic range, very high output impedance, and a very stable detector bias. Furthermore, CMI has very linear input-output characteristics. A dark current cancellation circuit is designed in order to remove the dark pedestal of the detector current before the integration stage. With the use of this circuit, it is possible to remove a dark current value of up to 250 nA. Assuming that the dark current variation across the array could be tolerated by the readout circuit, the dark current removed from each pixel is kept constant throughout the FPA. The readout circuit provides a charge storage capacity of 170x1 06 electrons and a maximum transimpedance of 17.6 MQ for a 5 V power supply and 6.8 pF off-pixel integration capacitance. The operation of the fabricated circuit together with QWIP FPA is verified. The dynamic range of the readout circuit is measured to be 60 dB for typical detector currents, and the circuit non-linearity is smaller than 0.3 LSB for 10-bit resolution.
Benzer Tezler
- Design, fabrication and characterization of a thermo-mechanical infrared detector array with integrated optical readout
Optik okuma ile tümleştirilmiş termo-mekanik kızılötesi algılayıcı dizinlerinin tasarım, üretim ve karakterizasyonu
REFİK BURAK ERARSLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. HAKAN ÜREY
- Optical readout methods for MEMS cantilever based sensors
MEMS çubuk tabanlı algılayıcılar için optik okuma yöntemleri
ULAŞ ADİYAN
Doktora
İngilizce
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ÜREY
- Design and realization of a high speed 64x64-bit multiplier for low power applications
Düşük gerilimli uygulamalar için yüksek hızlı 64-bitlik bir çarpma bloğunun tasarımı ve gerçeklenmesi
BERİL SEDA ÇİFTÇİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2003
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YAŞAR GÜRBÜZ
- Yanık görüntülerinin çok değişkenli istatistiksel yöntemler ve derin öğrenme yaklaşımları ile analizi
Analysis of burn images by multivariate statistical methods and deep learning approaches
ERDİNÇ KARAKULLUKÇU
Doktora
Türkçe
2020
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolKaradeniz Teknik Üniversitesiİstatistik ve Bilgisayar Bilimleri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ UĞUR ŞEVİK
- Tavşanlarda epidural yolla uygulanan somatostatinin etki yerinin radyonüklid görüntüleme yöntemi ile saptanması
Shawing the effects place of somatostatin which administrated by epidural noute in rabbits by radionuclide imaging
ZEYNEP KARAKILIÇ AYDIN
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
1998
Anestezi ve ReanimasyonDokuz Eylül ÜniversitesiAnesteziyoloji ve Reanimasyon Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMEL SAĞIROĞLU