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1 Département INS/DE - Jean-Marc BIFFI Séminaire CAN CNES - 28 mai 2002 Les besoins en CAN pour les applications d'imagerie.

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1 1 Département INS/DE - Jean-Marc BIFFI Séminaire CAN CNES - 28 mai 2002 Les besoins en CAN pour les applications d'imagerie

2 2 Département INS/DE - Jean-Marc BIFFI Séminaire CAN CNES - 28 mai 2002 Les besoins en CAN pour les applications d'imagerie ëPlan de la présentation Présentation Générale L'application : Imagerie Contraintes sur le CAN Les évolutions récentes Evolution des équipements spatiaux Contraintes actuelles Les composants de demain Les besoins instrumentaux La forte intégration Conclusion

3 3 Département INS/DE - Jean-Marc BIFFI Séminaire CAN CNES - 28 mai 2002 ëDéfinition L'application IMAGERIE : conversion d'un signal lumineux en un signal numérique exploitable pour des traitements complexes (compression, traitement d'image…). La zone photosensible assure la conversion photons - électrons L'électronique (dont le CAN) assure la conversion électrons - bits ëArchitecture d'une chaîne de détection Quelques chiffres : 1 chaîne de traitement SPOT 5 : consomation 6W dont environ 1W pour le CAN Les CAN dans les applications d'imagerie

4 4 Département INS/DE - Jean-Marc BIFFI Séminaire CAN CNES - 28 mai 2002 Les CAN dans les applications d'imagerie ëLes contraintes du CAN Le CAN est le contributeur principal sur les performances de l'électronique de détection choix sévère du composant par rapport à ses performances Le CAN convertit un signal analogique avec de fortes transitions couplage interne au CAN avec le signal d'entrée critères de choix spécifiques aux applications vidéo

5 5 Département INS/DE - Jean-Marc BIFFI Séminaire CAN CNES - 28 mai 2002 Evolutions récentes des équipements spatiaux ëChaîne de détection type SPOT Electronique analogique à gain variable pour adapter le signal électrique à la dynamique d'entrée du CAN CAN 8 bits / 10 Volts Technologie bipolaire Fréquence de fonctionnement inférieure à 5Mech/s ëChaîne de détection actuelle Suppression du gain variable CAN 12 bits / 5 Volts Technologie CMOS Fréquence de fonctionnement inférieure à 10Mech/s

6 6 Département INS/DE - Jean-Marc BIFFI Séminaire CAN CNES - 28 mai 2002 Evolutions récentes : les contraintes actuelles ëPerformances Résolution Augmentation de la résolution (de 8 bits à 12 bits) –suppression de la fonction gain variable (avantage sur consommation, bruit, dérives, fréquence maximale de fonctionnement, …) –simplification opérationnelle (pas de gain à programmer) Architecture du CAN Contrainte de l'architecture "pipe-line" imposée par le CAN –contraintes temporelles dues au temps d'établissement de l'échantillonneur- bloqueur du CAN »nécessité d'un échantillonneur-bloqueur dans l'électronique analogique pour les applications rapides

7 7 Département INS/DE - Jean-Marc BIFFI Séminaire CAN CNES - 28 mai 2002 Les contraintes actuelles ëPerformances Consommation électrique Du fait de l'augmentation du nombre de chaîne de détection dans les instruments il est impératifs de réduire la consommation du CAN –utilisation de CAN en technologie CMOS »CAN SPOT 5 : 1W (8 chaînes de détection) »CAN PLEIADES : 0.25W (50 chaînes de détection) Tests électriques Mesures des fabricants non exploitables –caractérisation des performances CAN à partir d'un signal sinusoïdal Mise au point de banc de test simulant un signal "vidéo" –mesures des caractéristiques électriques par génération d'un profil complexe –performances clés : linéarité intégrale et différentielle, bruit analogique

8 8 Département INS/DE - Jean-Marc BIFFI Séminaire CAN CNES - 28 mai 2002 Les contraintes actuelles ëEnvironnement Latch-up Les technologies CMOS sont sensibles au phénomène de Latch-up –composants type "flash" 8 bits bipolaire Latch-up free –composants type "pipe-line" 12 bits CMOS sensibles au latch-up »dispositifs de contrôle des niveaux de polarisation (délatcheur / limiteur de courant) Radiation (dose cumulée) Nécessité de caractériser les dérives en doses cumulées des performances clés des composants utilisés (pas de spécification constructeur) ëApprovisionnement Pas de produits qualifiés existants Utilisation de produits commerciaux

9 9 Département INS/DE - Jean-Marc BIFFI Séminaire CAN CNES - 28 mai 2002 Les composants de demain ëLes besoins instrumentaux Détecteurs CCD Fréquence de fonctionnement inférieure à 20Mpps pour nos applications Augmentation du nombre de détecteurs »forte intégration de l'électronique Détecteurs CMOS de type APS La nouvelle génération de détecteurs CMOS propose des fréquences de fonctionnement de plusieurs dizaines de Mégapixels par secondes (Mpps) et intégrent l'électronique de traitement analogique. »Simplification de la chaîne de détection »Exigences plus fortes sur les spécification du CAN (performances clés : consommation électrique, linéarité)

10 10 Département INS/DE - Jean-Marc BIFFI Séminaire CAN CNES - 28 mai 2002 Les composants de demain ëEvolution technologique L'évolution des technologies CMOS réduit les tensions de polarisation Intérêt évident pour réduire la puissance électrique Dynamique d'entrée suffisante pour numériser un signal vidéo tout en conservant un bon rapport signal/bruit ?

11 11 Département INS/DE - Jean-Marc BIFFI Séminaire CAN CNES - 28 mai 2002 Les composants de demain ëLa forte intégration Les composants spécifiques La nouvelle génération d'électronique intégrée nécessitera l'intégration du CAN dans des ASICs analogiques complexes –Disponibilité de CAN sous forme de cellules précaractérisées (IP) ? –Comment évaluer ce type de composants ? Les composants commerciaux COTS Une nouvelle génération de composant est récemment apparue sur le marché pour les applications grands publics (camescope, scanner, multimédia…) –intégration de toute l'électronique de la chaîne de traitement dans un circuit unique généralement en technologie CMOS »adéquation avec les besoins spatiaux ? »approvisionnement / qualification ?

12 12 Département INS/DE - Jean-Marc BIFFI Séminaire CAN CNES - 28 mai 2002 ConclusionConclusion ëLe CAN est un composant critique dans la chaîne de détection performances à mesurer sur des moyens spécifiques les performances des composants "basse tension" restent à évaluer ëLe besoin en CAN est couvert par les produits commerciaux pas de composants qualifiés comportement en environnement (radiation / latch-up) pas spécifiés pérennité des composants disponibles


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