이차원 마이크로볼로미터를 위한 픽셀 단위의 Time-to-Digital ADC (Pixel-Level Time-to-Digital ADC with wide Dynamic Range for a 2-D Microbolometer Array)

서지정보

· 발행기관 : 대한전자공학회
· 수록지 정보 : 전자공학회논문지 / 54권 / 12호 / 51 ~ 58페이지
· 저자명 : 황민주, 우두형

초록

본 연구에서는 휴대용 적외선 카메라 용 2차원 마이크로볼로미터를 위한 신호취득 회로를 연구하였다. 소형, 저전력 및 우수한 영상 특성을 갖는 시스템을 구현하기 위해, 새로운 픽셀 단위의 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 제안하고 이를 검증하였다. 이러한 픽셀 단위의 ADC를 구현하기 위해 고정밀 바이어스 전류 제거 방식과 새로운 time-to-digital 방식을 제안하여 적절하게 결합하였다. 제안하는 회로는 0.35-μm 2-poly 4-metal 표준 CMOS 공정으로 설계했고, 볼로미터를 기준으로 배열의 크기는 320×240이며 픽셀의 크기는 40 μm×40 μm이다. 제안하는 바이어스 제거 회로는 60 % 이상의 보정범위에서 0.55 % 이하의 매우 작은 보정오차를 보이며, 이 특성 값들은 상황에 맞추어 쉽게 최적화할 수 있다. 제안하는 픽셀 단위의 ADC는 넓은 입력 범위에 대해 우수한 SNR 특성을 보이면서 75.1 dB의 넓은 동작범위를 가지며, 입-출력 특성이 보다 선형적이므로 제한된 디지털 해상도 내에서 보다 효율적인 변환 결과를 얻을 수 있다.

영어초록

A readout integrated circuit of 2-dimensional microbolometer array was studied for mobile infrared camera applications. New pixel-level analog-to-digital converter(ADC) was proposed and verified for small low-power camera system and high quality infrared imaging. To realize the pixel-level ADC, high-precision bias-current suppression method and new time-to-digital ADC were proposed and merged together properly. The proposed circuit was designed using a 0.35-μm 2-poly 4-metal standard CMOS process for a 320×240 microbolometer array with a pixel size of 40 μm×40 μm. The proposed bias suppression circuit shows the calibration error below 0.55 % with the calibration range of 60 %, and the calibration error and range can be optimized easily. The proposed pixel-level ADC shows wide dynamic range of 75.1 dB and the good SNR characteristics with wide input range. The digital output code of the proposed ADC is very efficient under a fixed digital resolution because its input-output transfer characteristics shows good linearity.

참고자료

· 없음