Conception d'une architecture générique "sur puce" de traitement vidéo numérique pour micro-capteurs matriciels avec applicatif intégré : cas de la microbolométrie infrarouge

par Francis Bony

Thèse de doctorat en Conception des circuits micrélectroniques et microsystèmes

Sous la direction de Jean-Yves Fourniols.

Soutenue en 2003

à Toulouse, INSA .


  • Résumé

    L’émergence de micro technologies nouvelles basées sur l’utilisation de micro systèmes a amené une réflexion sur les méthodologies à employer pour concevoir un système autour de ces nouveaux composants. Les diminutions de l’encombrement et les dispersions technologiques de ces capteurs nécessitent l’emploi de techniques de conception nouvelle. De nos jours, motivé par l’aspect pluridisciplinaire ( Electronique, Thermique, Mécanique ou fluidique. . . ) de la conception système, le concepteur doit évoluer d’une approche « Bottom up » où à chaque niveau, chaque élément est conçu et optimisé séparément, vers une approche « To down », où le système décomposé en sous fonctions est vu dans sa globalité, prenant ainsi en compte les interactions entre les différentes parties. Dans le cadre de cette méthodologie, nommée « prototypage virtuel », ces travaux de recherche ont pour but de concevoir une architecture « générique » toute numérique, basée sur l’utilisation d’un micro bolomètre 320 x 240 non refroidi, tout en tenant compte des dérives du détecteur et des applications souhaitées par l’utilisateur. La notion « d’applicatif intégrée » implique la reconfigurabilité de ce système, forçant l’utilisation de composant de type SOPC « System On Programmable Chip ». Dans une première phase, nous avons mis en place un modèle comportemental du détecteur. Nous avons découpé ensuite le système en sous système, testés séparément, pour aboutir à une plate forme composée de deux cartes électroniques de 10 cm de côté, incluant régulation thermique, tension d’alimentation et de polarisation du détecteur, et s’articulant autour de trois composants essentiels : un CAN, une mémoire et un FPGA de type « SOPC ». La lise en place de règles de routage et de placement de composants nous a permis d’atteindre des performances en terme de NETD ( Noise Equivalent température Noise) de 170 mK. Cette caméra pourra caractériser le détecteur en fonction de son environnement pour agir sir son fonctionnement, cela de façon dynamique. Ce projet apporte une nouvelle approche sue la conception système autour de capteurs type micro systèmes, par la mise en place d’électronique « générique » toute numérique est reconfigurable

  • Titre traduit

    Conception of generic architecture "on chip" of digital video traitement for microsensors array with application integred : case of the infrared microbolometry


  • Résumé

    The emergence of new micro-technologies based on the use of Microsystems, has conducted a relexion about methodologies to use for designing a system with this new components. The decrease of volume and the technological dispersions of this sensors need to use new technicals od designing. Nowadays, motivated by multi-disciplinarity (Electronic, Thermal, Mecanic, Fluidic…) of new system, the designer has to evoluate from approach “Bottom up” where each level, each element is made and optimisated separately, to approach “Top down” where the system, decomposed in under system has seen in its globality considering the interactions between the different parts. Within the context of this methodology, named “virtual prototyping”, this works are aiming to conceive an infrared camera, based on the use of uncooled microbolometer 320 x 240, considering the drift of the detector response and applications wanted by the user. The notion “integred applications” imply the reconfigurability of this system, setting the emlopyement of component of type SOPC “System On Programmable Chip”. In a first part, we have developed a behavioural model of the sensor. Then, we have cut the system into under systems, tested separately, to succeed to a PCB board consist of two electronic cards with a length of 10cm, including thermal regulation, power supplies and bias voltages of the sensor, and just having three basic components: one ADC, one memory component and one FPGA chip of type SOPC. The routing guides and the placement of the components on the PCB board have permitted to achieve a NETD ( Noise Equivalent Temperature Noise) about 170 mK. This camera will be able to characterise the sensor considering the environmental data to act on its operation in system. This project bring a new approach on the system conception with this micro system sensors by using a reconfigurable electronic system with application integred

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Informations

  • Détails : 1 vol. ( p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Notes bibliographiques

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  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées. Bibliothèque centrale.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2003/715/BON
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