Tez Arşivi

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


Orta Doğu Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü

A successive approximation register analog-to-digital converter for low cost microbolometers

Düşük maliyetli mikro ışınımölçerler için ardışık yaklaşıklama kaydedicili analog-sayısal çevirici

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 305785 tez numarasıyla arayabilirsiniz.

Özet:

Commercialization of infrared (IR) vision is of vital importance for many applications, such as automobile and health care. The main obstacle in front of the further spread of this technology is the high price. The cost reduction is achieved by placing on-chip electronics and diminishing the camera size, where one of the important components is the analog-to-digital converter (ADC). This thesis reports the design of a successive approximation register (SAR) ADC for low-cost microbolometers and its test electronics. Imaging ADCs are optimized only for the specific application in order to achieve the lowest power, yet the highest performance.The successive approximation architecture is chosen, due to its low-power, small-area nature, high resolution potential, and the achievable speed, as the ADC needs to support a 160x120 imager at a frame rate of 25 frames/sec (fps). The resolution of the ADC is 14 bit at a sampling rate of 700 Ksample/sec (Ksps). The noise level is at the order of 1.3 LSBs. The true resolution of the ADC is set to be higher than the need of the current low-cost microbolometers, so that it is not the limiting factor for the overall noise specifications. The design is made using a 0.18µm CMOS process, for easy porting of design to the next generation low-cost microbolometers. An optional dual buffer approach is used for improved linearity, a modified, resistive digital-to-analog converter (DAC) is used for enhanced digital correction, and a highly configurable digital controller is designed for on-silicon modification of the device.

Summary:

Kızılötesi görüntülemenin ticarileştirilmesi, otomotiv ve sağlık hizmetleri gibi birçok uygulama için hayati önem taşımaktadır. Yüksek fiyatlar bu teknolojisinin daha da yayılmasının önündeki en önemli engeldir. Yonga üzerine kamera elektroniği yerleştirilerek ve kamera boyutu küçültülerek maliyet azaltılabilir ki bu konudaki önemli bileşenlerden birisi de analog-sayısal çevirici (ASÇ)'lerdir. Bu tezde düşük maliyetli mikro ışınımölçerler için ardışık yaklaşıklama kaydedicili (AYK) ASÇ'si ve onun çevresindeki elektronik devreler anlatılmaktadır. Görüntüleme ASÇ'leri, en düşük güç ile en yüksek performansı almak için sadece kullanılacağı uygulamaya özel olarak optimize edilir.ASÇ'nin 160x120 formatında ve 25 kare/saniye hızındaki bir görüntüleyiciyi desteklemesi gerekmektedir. Düşük güç tüketimi, az yer kaplaması, yüksek çözünürlük potansiyeli olması ve hedef olan uygulamalardan dolayı AYK mimarisi seçilmiştir. 700Ksps hızında 14 bit çözünürlük sağlanmaktadır. Gürültü seviyesi 1.3LSB civarlarındadır. Çeviricinin gerçek çözünürlük seviyesi, düşük maliyetli mikro ışınımölçerin ihtiyacından daha yüksektir, böylece ASÇ genel gürültü performansında limitleyici bir rol oynamaz. Tasarım, yeni nesil düşük maliyetli mikro ışınımölçerlere uygulanabilmesi için 0.18µm CMOS teknolojisi ile tasarlanmıştır. Daha iyi doğrusallık için isteğe bağlı çift yükselteç yöntemi uygulanmış, daha iyi sayısal düzeltme yapabilmek için değiştirilmiş bir rezistif sayısal-analog çevirici (SAÇ) kullanılmış ve silikon üzerinde yapı değişikliği yapabilmek için, kullanıcı tarafından ayarlanabilen sayısal denetleyici tasarlanmıştır. Ayrıca bu tezde, 16 bit çözünürlüklü ve yüksek performanslı olmak üzere ikinci bir çevirici de tasarlanmıştır. Yüksek performanslı çeviricinin hedefi, sıcaklık sensörleri ya da çok küçük boyutlu kızılötesi dedektör dizileri gibi düşük hızlı sensor uygulamalarıdır. Her iki çevirici de anahtar kapasitör devreleri olmadan tasarlanmıştır ki, böylece gerektiğinde en düşük çalışma frekansı sıfıra kadar inebilir.