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Conception d'une chaîne de traitement analogique de signaux vidéo en technologie CMOS basse tension pour applications aux instruments d'observation de la Terre

Laquerre, Pierre. Conception d'une chaîne de traitement analogique de signaux vidéo en technologie CMOS basse tension pour applications aux instruments d'observation de la Terre. PhD, Institut National Polytechnique de Toulouse, 2007

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Official URL: http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000501/

Abstract

Cette thèse s'inscrit dans la problématique d'intégration de chaînes vidéo pour le traitement de signaux issus de capteur CCD, dans le cadre des instruments d'observation de la terre. L'accent est mis principalement sur le composant central de ces chaînes de traitement, le double-échantillonneur corrélé. La solution générale retenue est l'intégration des fonctions dans des circuits intégrés spécifiques (ASIC) analogiques dans des technologies CMOS sub-microniques basse-tension. Dans une première partie, les contraintes des capteurs CCDs sont présentées, tant au niveau de la forme du signal que des différentes sources de bruit, conduisant à l'utilisation du double-échantillonnage corrélé pour le traitement de ces signaux. S'en suit une comparaison des deux principales architectures pour cette fonction, la structure clamp et la structure différentielle. La préférence étant accordée à la structure clamp, son intégration en technologie CMOS sub-micronique est étudiée. Sa sensibilité aux phénomènes d'injection de charges générées par les commutateurs analogiques est démontrée. Pour palier à cette source d'erreur, une nouvelle architecture est proposée, qui réduit fortement les injections auxquelles la structure est soumise. Les performances de la nouvelle architecture sont principalement liées à celles de ses amplificateurs opérationnels. Une étude compare donc les mérites de plusieurs architectures d'amplificateurs opérationnels, en particulier l'amplificateur à deux étages, dont l'un est cascodé, et l'amplificateur à un étage à cascode régulé. Le dispositif le mieux adapté dans le cadre des chaînes vidéo est retenu. Nous nous attardons également sur le cas des amplificateurs différentiels symétriques ainsi que sur les buffers réalisés à partir d'amplificateurs rebouclés, pour lesquels atteindre une grande précision se révèle un problème. A partir de ces études, nous démontrons enfin la faisabilité de la chaîne vidéo à travers la réalisation d'un ASIC de démonstration. Réalisé en technologie CMOS 0.35μm, avec une alimentation en (0V,+3.3V), il est prévu pour le traitement de signaux CCD à 10 MHz avec une précision globale de 12 bits sur la chaîne complète.

Item Type:PhD Thesis
Uncontrolled Keywords:
Institution: Université de Toulouse > Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT
Laboratory name:
Research Director:
Lescure, Marc
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