Specjalizowane wielokanałowe układy scalone dla potrzeb odczytu danych z matryc mikroczujników

• Autorzy: Szczygieł R. , Gryboś P.

Warianty tytułu

EN

Application specific integrated circuits for readout of microsensors arrays

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W eksperymentach fizycznych, medycznych, biologicznych, badaniach materiałowych coraz częściej zastosowanie znajdują różnego rodzaju matryce mikroczujników, składające się z setek, a nawet tysięcy elementów detekcyjnych. Efektywna obsługa matryc mikroczujników wymaga, aby każdy z elementów detekcyjnych posiadał swój niezależny tor elektroniki odczytu zapewniający kondycjonowanie sygnału analogowego, jego zamianę na postać cyfrową oraz kompresję zebranych danych. Tego typu rozwiązania są możliwe w technologii VLSI, gdzie elektronika odczytu do w/w matryc mikroczujników jest projektowana i wykonywana w formie wielokanałowych specjalizowanych układów scalonych (ASIC). Jednak na wielokanałowe układy ASIC narzucane są szczególne wymagania dotyczące rozmiarów, pobieranej mocy, minimalizacji szumów oraz jednorodności parametrów poszczególnych kanałów. Ponadto w systemach wielokanałowych istotna staje się szybkość przetwarzania danych i ich dalsza transmisja do systemów nadrzędnych. Artykuł omawia wybrane istotne aspekty projektowania wielokanałowych układów scalonych oraz stosowane rozwiązania dotyczące gromadzenia danych, kompresji i ich sposobów przesyłania do systemów nadrzędnych, które uzależnione są od konkretnej aplikacji.

EN

Nowadays arrays of microsensors are often used in experimental sciences like physics, biology, material science or medical imaging. Effective use of these arrays requires multichannel electronic readout systems. The readout electronics is often made as ASIC (Application Specific Integrated Circuits) which is responsible for analog and digital signal processing. Because of multichannel architecture of the integrated circuit dedicated to the readout of microsensor arrays, there are several important constrains which must be fulfilled during the design process like area and power limitation per single channel, noise minimization and uniformity of analog parameters for all channel. Additionally the digital blocks in a such ASIC obtain a lot of data, which must be compressed, stored and transmitted to data acquisition system. The paper describes important design aspects of multichannel circuit and methods used for data compression.

Słowa kluczowe

PL

wielokanałowy układ ASIC; szumy; efekt niedopasowania

EN

multichannel ASIC; noise; matching

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2007
• Tom: R. 53, nr 9 bis
• Strony: 727--730
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., wzory

Twórcy

autor

Szczygieł R.

• Katedra Metrologii, AGH, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Gryboś P.

• Katedra Metrologii, AGH, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• [1] P. Grybos: Low Noise Multichannel Integrated Circuits in CMOS Technology for Physics and Biology Applications. Monography 117, AGH Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, Cracow, Poland, 2002.
• [2] Grybos P. at al.: DEDIX - Development of Fully Integrated Multichannel ASIC for High Count Rate Digital X-ray Imaging Systems, Proceedings of Nuclear Science Symposium, San Diego, USA, October 2006, pp. 693-696
• [3] Gryboś P. at al.: Testy systemu do obrazowania cyfrowego umożliwiającego pracę z promieniowaniem X o dużym natężeniu i selekcję energetyczną fotonów Kongres Metrologii, Kraków 2007
• [4] E. Chesi, et al. Perfomance of a 128 Channel Analogue Front-End Chip for Read-Out Si Strip Detector Modules for LHC Experiments, IEEE Trans. Nucl. Sci. 47 (2000) 1434
• [5] W. Dabrowski et al. Design and performance of the ABCD chip for the binary readout of silicon strip detectors in the ATLAS semiconductor tracker. IEEE Trans.Nucl.Sci.47:1843-1850,2000.
• [6] F. Anghinolfi et al. DTMROC-S: Deep submicron version of the readout chip for the TRT detector in ATLAS. Published in Colmar 2002, Electronics for LHC experiments 95-99
• [7] A. S. Brogna et al. N-XYTER, a CMOS read-out ASIC for high resolution time and amplitude measurements on high rate multichannel counting mode neutron detectors Nucl. Instr. & Meth. A 568 (2006) 301-308
• [8] Litke A.M. at al.: What does the eye tell the brain?: Development of a system for the large-scale recording of retinal output activity. IEEE Trans. Nucl. Sci, vol.51, no.4, Aug. 2004, pp.1434-40
• [9] Gryboś P., Dąbrowski W., Idzik M., Skoczeń A., Szczygieł R.: Development of a multichannel chip for readout of signals from biological system. Proceedings of 6th International Conference Mixed Design of Integrated Circuits and Systems, Kraków , Poland, June 1999, pp. 483-488.
• [10] http://www.kmet.agh.edu.pl/www/?q=node/18
• [11] Pelgrom M., Duinmaijer A., Welbers A.: Matching properties of MOS transistors. IEEE J. Solid-State Circuits, vol. SC-24, no. 5, 1989, pp. 1433-1440