Pulse Frequency Modulated DROICs with Reduced Quantization Noise Employing Extended Counting Method
Uzatılmış sayma yönteminin uygulandığı, düşük niceleme gürültülü darbe frekans modülasyonlu DROIC'ler
- Tez No: 389483
- Danışmanlar: PROF. DR. YAŞAR GÜRBÜZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 104
Özet
Günümüz kızılötesi görüntüleme pazarında sistem ağırlık ve ölçütlerinin küçültülmesi rekabet üstünlüğü sağlayan önemli bir avantajdır. Son on yılda, çevre kartlardaki ADC ve tampon devrelerinin kaldırılmasıyla güç tüketiminin ve sistem ölçülerinin azaltılması amacıyla, sayısal okuma devrelerinin geliştirilmesinde sürekli artan bir çaba gösterilmektedir.Askeri uygulamalarda, kızılötesi görüntüleme sistemleri için 20mK NETD değeri bir standart oluşturmaktadır. Daha yüksek görüntü kalitesi, ve arama takip sistemleri için daha yüksek doğru tespit olasılığı için daha düşük NETD değerleri her zaman arzu edilmektedir. Bununla birlikte bir kaynaktan çıkan fotonlar saçma gürültüsü davranışı sergilerler. Saçma gürültüsü nedeniyle ideal SNR, biriktirilen yükün kare köküyle doğru orantılı olarak artar. Burada sınırlayıcı unsur, okuma devrelerinin sınırlı yük depolama kapasitesidir. Yakın zamanda yapılan çalışmalarda giga elektron seviyesinde yük depolama kapasitesi olan sayısal okuma devreleri ile 90dB SNR seviyeleri gösterilmiştir. Bu çalışmaların eksik yönü ise yüksek niceleme gürültüsüdür. Bu nedenle, bu okuma devrelerinin kullanım alanları, düşük resim hızlı uygulamalar ya da yüksek akı manzaralar ile sınırlı kalmaktadır. Bununla birlikte bu okuma devrelerinin yüksek güç tüketimi de kullanım alanlarını küçük ya da orta ölçekli diziler ile sınırlamaktadır. Bahsedilen eksiklikleri gidermek için, bu tez ile 200 elektronun altına niceleme gürültüsü ile 2.34Ge- yük depolama kapasitesi elde edebilen devre mimarileri önerilmiştir. Önerilen mimari PFM piksel yapısı üzerine, her piksel bazında kalan yük miktarını ölçmek üzerine kuruludur.32x32 dizi formatında bir prototip dizisi üretilmiş ve test edilmiştir. Tasarım 256x256 diziler için yapılmıştır ve bu boyutta 400Hz gibi yüksek bir resim hızını 22.21mW güç tüketimi ve 72dB SNR ile desteklemektedir. Bununla birlikte önerilen mimarinin standart PFM yapılarına gore düşük güç tüketiminde çalıştırılması ile ilgili analizler yapılmıştır.
Özet (Çeviri)
Reducing the system size and weight is a very competitive advantage in today?s IR market. A continuously growing effort has been shown to achieve digital output ROICs over the last decade with a primary concern to reduce the overall imaging system size and power by eliminating off chip ADCs and precise analog buffers as well as reducing the size of periphery boards. There is an unnamed industry standard of 20mK NETD for military IR imaging applications. A lower value is always desired to improve image quality or for track and search systems higher correct decision probabilities. Photon noise is the primary noise source and follow shot noise behavior and ideal SNR is limited with the square root of the stored charges. The limiting issue for higher SNR is due the limited charge handling capacity in a small pixel area. Recent works have shown DROICs with very high charge handling capacities on the order of giga electrons and SNR values as high as 90dB. The drawbacks of these works are the high quantization noise which makes their use limited to high flux scenes or low frame rate applications and high power dissipation which limits the use to small or moderate size array dimensions. In order to overcome these issues, this thesis has proposed circuit architectures with quantization noise levels lower than 200 electrons with 22 bit representation for a charge handling capacity of 2.34Ge-. The architecture relies on PFM pixel followed by a novel per pixel residue measurement method. A 32x32 prototype array has been fabricated and tested for verification of the proposed architecture. Design considerations have been followed for 256x256 array with a high frame rate of 400Hz and power dissipation of 22.21mW and a peak SNR of 71dB. Additionally low power operation of the proposed DROIC architecture with respect to ordinary PFM DROICs has been analyzed.
Benzer Tezler
- Zero voltage switching pulse frequency modulated inverter
Sıfır voltaj anahtarlamalı darbe frekans modulasyonlu evirici
SAVAŞ MUTLU
Yüksek Lisans
İngilizce
1994
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. H. BÜLENT ERTAN
- FMCW radar altımeter test board
FMCW radarlı yükseklik ölçer test kartı
AYDIN VURAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2003
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALTUNKAN HIZAL
- Bağlantılı bileşen etiketleme tabanlı kümeleme ile radar sinyallerinin ayrıştırılması
Deinterleaving of radar signals with connected component labeling based clustering
NESLİHAN FİŞNE
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBaşkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET GÜNGÖR PAKFİLİZ
- Design and implementation of FMCW radar using raspberry Pi single board computer
Raspberry Pi tek kartlı bilgisayar kullanarak FMCW radarının tasarımı ve gerçekleştitilmesi
HUSAIN ALI
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERGUN ERÇELEBİ
- Parameter estimation of multicomponent micro-doppler signals
Çok bileşenli micro-doppler sinyallerinin parametre kestirimi
HÜSEYİN YILDIZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METE SEVERCAN