25119

طراحي، شبيه‌سازي و بهينه‌سازي محدوده ديناميكي آرايه‌هاي صفحه كانوني(FPA) مبتني بر ماده InGaAs در طول موج مادون قرمزكوتاه

كارشناسي ارشد

مهندسي برق_افزاره هاي ميكرو و نانو الكترونيك

1399-1400

1400/4/9

دكتر شهرام محمدنژاد

مهندسي برق

گسترش دامنه ديناميكي در ادوات تصويربرداري از اهميت ويژه اي برخوردار است. غيريكنواختي در فرآيند ساخت آرايه هاي صفحه كانوني(FPA)، باعث بوجود آمدن نويز الگوي ثابت (FPN) خواهد شد كه كيفيت تصاوير بدست آمده را كاهش مي دهد. معمولاً براي جبران غيريكنواختي از الگوريتم هاي ديجيتال استفاده مي شود كه همين الگوريتم هاي ديجيتال، دامنه ديناميكي آرايه هاي صفحه كانوني را كاهش مي دهد. هدف ما طراحي مدار بازخواني(ROIC) آرايه هاي صفحه كانوني فروسرخ نزديك (SWIR) با دامنه ديناميكي بالا مبتني بر كنترل هوشمند عوامل موثر بر آن است. بوسيله ي كنترل هوشمند زمان نمونه برداري متناسب با شرايط، مدار بازخواني طراحي شده مي تواند جريان ورودي از1pA-10nAرا تحت پوشش قرار دهد كه محدوده ي ديناميكي بالا را نتيجه مي دهد. در اين پايان نامه نخست به تحليل و بررسي ساختار آرايه هاي صفحه كانوني و مدار بازخواني اين آرايه ها مي پردازيم تا عوامل تاثير گذار بر محدوده ديناميكي و روش هاي كنترل آن معرفي گردد. با بررسي اين عوامل مي توان روش هاي جديدي براي افزايش محدوده ديناميكي مطرح كرد. سپس به ارائه طراحي جديد مدار بازخواني با محدوده ديناميكي بالا و كاهش غيريكنواختي بوسيله ي كنترل زمان و خازن نمونه برداري متناسب با نور ورودي مي پردازيم و نتايج بدست آمده از شبيه سازي هاي صورت گرفته را ارائه و بررسي مي نماييم.

1400/06/01

Design, simulation and optimization of dynamic range of focal plane arrays (FPA) based on InGaAs in shortwave infrared

1/1/1900 12:00:00 AM

Expanding the dynamic range of imaging devices is of particular importance. Non-uniformity of FPA focal plane arrays will cause a constant pattern noise (FPN), which reduces the quality of the resulting images. Digital algorithms are commonly used to compensate for non-uniformity, which reduces the dynamic range of focal plane arrays. We aimed to design a SWIR FPAs readout circuit with a high dynamic range based on smartly controlling the factors affecting it. By intelligently controlling the integration time to suit the conditions, the designed readout circuit can cover an input current of 1pA-10nA, resulting in a high dynamic range. In this thesis, we first analyze the structure of focal plane arrays and the arrays' readout circuit to introduce the factors affecting the dynamic range and its control methods. By examining these factors, new methods can be proposed to increase the dynamic range. Then we present a new design of the readout circuit with high dynamic range and elimination of non-uniformity by controlling the integration time and capacitance in proportion to the incident light and review the results obtained from the simulations.

آرايه صفحه كانوني(FPA) , محدوده ديناميكي بالا(HDR) , مداربازخواني(ROIC) , زمان نمونه-برداري تطبيقي , غيريكنواختي

Focal Plane Array(FPA) , High Dynamic Range(HDR) , Read Out Integrated Circuit(ROIC) , Adaptive Integration Time , Non_uniformity