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Instrumentation, Mesure, Métrologie

1631-4670
Revue des Systèmes
 

 ARTICLE VOL 8/1-4 - 2008  - pp.77-92  - doi:10.3166/i2m.8.77-92
TITRE
CAN pipeline de très faible consommation pour capteurs CMOS en physique des particules et imageries biomédicales

RÉSUMÉ

Cet article présente un convertisseur analogique numérique (CAN) de type pipeline de résolution 5 bits, de faible consommation développé pour équiper la matrice de pixels des capteurs monolithiques à pixels actifs (Monolithic Active Pixel Sensors ­MAPS) en technologie CMOS standard 0,35 µm. Ce convertisseur est composé de deux parties principales : un étage échantillonneur bloqueur de gain 4, qui permet de compenser les fluctuations de la tension du mode commun du signal d'entrée, et un étage convertisseur formé de trois étages pipelines de résolution 1,5 bit et d'un dernier étage flash à 2 bits. La fréquence maximale est de 25 MHz. La puissance totale dissipée est de 1,7 mW/canal pour une tension d'alimentation typique de 3,3 V. La taille du CAN est 43 µm x 1,43 mm, ce qui correspond à la largeur de 2 colonnes de pixels. Toute la partie analogique du CAN peut être mise en veille en moins de 1 µs, réduisant ainsi la puissance dissipée à 1/1000. Cette caractéristique est cruciale pour le détecteur de vertex de l'ILC.

ABSTRACT

This paper describes a 5 bit low power and ultra low signal analog to digital pipelined converter developed for CMOS monolithic active pixel sensor (MAPS) readout. The converter includes a non-resetting sample and hold stage witch amplifies the small input signal by 4 and compensates offset effects, followed by three 1.5 bit pipelined stages and 2 bit flash stage at the end. The sampling rate is 25 MS/s. the total DC power consumption is 1.7 mW/channel at 3.3 V supply voltage recommended for this process. The size of each ADC channel is only 43 µm x 1.43 mm. This corresponds to the pitch of two columns of pixels; each one would be 20 µm wide. The full analog part of the converter can be switched to a standby mode in less than 1 µs by a ratio better than 1/1000, this characteristic is very important for the ILC vertex detector.

AUTEUR(S)
Mokrane DAHOUMANE, Daniel DZAHINI, Yann HU

MOTS-CLÉS
CAN, pipeline, MAPS, pixels, ILC, capacités commutées, injection de charge, offset, détecteur de vertex.

KEYWORDS
ADC, pipeline, MAPS, pixels, ILC, switched capacitor, charge injection, offset, vertex detector.

LANGUE DE L'ARTICLE
Français

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