Tez Arşivi

Hakkımızda

Tez aramanızı kolaylaştıracak arama motoru. Yazar, danışman, başlık ve özete göre tezleri arayabilirsiniz.


Orta Doğu Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı / Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı

A monolithic readout circuit for large format uncooled infrared detector focal plane arrays

Büyük formatlı soğutmasız kızılötesi dedektör odak düzlem matrisleri için entegre okuma devresi

Teze Git (tez.yok.gov.tr)

Bu tezin tam metni bu sitede bulunmamaktadır. Teze erişmek için tıklayın. Eğer tez bulunamazsa, YÖK Tez Merkezi tarama bölümünde 452652 tez numarasıyla arayabilirsiniz.

Özet:

This thesis presents a study on the design and characterization of monolithic readout circuits for large format uncooled infrared detector focal plane arrays (FPAs). Five advanced readout architectures are developed in order to increase the performance of the infrared camera system. Firstly, an enhanced capacitive trans-impedance amplifier (CTIA) circuit is developed in order to increase the supply noise rejection. Secondly, an optimum reference microbolometer design approach is introduced in order to compensate a large portion of the bias heating effect which is one of the primary factors limiting the performance of the system. The simulation results show that, with the use of this approach, it is possible to compensate about 90% of the bias heating effect. Third method uses two-stage DACs with multi-level analog bus outputs in order to compensate the resistance non-uniformity of the microbolometer arrays. The proposed method provides high compensation resolution with very low power dissipation. The forth approach uses intentional bias heating in order to adjust the detector resistance prior to the detector readout. This approach is unique in the literature since it provides real resistance correction while the other methods provide detector bias correction. The approach also provides very high compensation resolution with low noise contribution. As the fifth method, a low power readout circuit architecture is developed in order to decrease the power dissipation of the readout circuit. The method uses newly introduced concepts readout channel grouping and two-mode opamps in order to minimize the power dissipation.This study is the first example of developing readout circuit techniques and architectures suitable for large format resistive microbolometer type uncooled infrared detector focal plane arrays in Turkey.

Summary:

Bu tez, büyük formatlı soğutmasız kızılötesi dedektör odak düzlem matrisleri için okuma devrelerinin tasarım ve karakterizasyon çalışmalarını sunmaktadır. Kızılötesi kamera sisteminin performansını arttırmak için beş adet ileri seviye okuma devresi yaklaşımı geliştirilmiştir. İlk olarak, güç sinyali üzerindeki gürültünün bastırılmasını arttırmak için geliştirilmiş yük transempedans yükseltgeç devresi tasarlanmıştır. Tasarlanan yöntem başarı ile test edilmiş ve güç sinyalini 40 kat daha iyi bastırabildiği doğrulanmıştır. İkinci olarak, performans limitleyici faktörlerden birisi olan gerilimden dolayı ısınmayı gidermek için optimum referans mikrobolometre tasarım yöntemi önerilmiştir. Simülasyon sonuçlarına gore bu yöntem gerilimden dolayı ısınmayı %90 oranında giderebilmektedir. Üçüncü yöntem, mikrobolometrelerin direnç dağılım düzensizliğini azaltmak için iki aşamalı ve çok seviyeli analog çıkışı olan sayısal-analog çevirici kullanımını içermektedir. Önerilen yöntem yüksek çözünürlük ve düşük güç tüketimi sağlamaktadır. Dördüncü yaklaşım dedektör direncini düzenlemek için gerilim ısınmasını kasıtlı olarak kullanmayı önermektedir. Bu yaklaşım gerçek direnç değeri ayarlanmasını sağladığı için literatürdeki diğer yöntemlerden farklılık içermektedir. Bu yaklaşım ayrıca düşük gürültü seviyesi ile yüksek çözünürlük sağlamaktadır. Beşinci yöntem olarak okuma devresinin güç tüketimin azaltmak için okuma devresi mimarisi geliştirilmiştir. Bu yöntem yeni geliştirilen okuma kanalı gruplama ve iki modlu opamp yapılarını kullanmaktadır.Bu tez kapsamında yapılan çalışmalar Türkiye'de geliştirilen yüksek formatlı soğutmasız kızılötesi dedektörlere uygun okuma devrelerinin ilk örnekleridir.