Page 64 - bilgem-teknoloji-dergisi-11

Bilgi Güvenliğieknolojileri
Y ar ı İlet k en T BILGEM
TEKNOLOJI

Giriş Yükselteci ve Gürültü
Okuma devrelerinde ölçülebilen en düşük işareti
belirleyen blok, Giriş Yükselteci'dir. Genel olarak,
algılanabilen işaret seviyesini bu yükseltecin gü-
rültüsü sınırlar. Bu nedenle bu kat oldukça düşük
gürültü ile tasarlanmalıdır. Bu da girişteki transis-
torların boyutu ayarlanarak gerçekleştirilir. Giriş
katı, algılayıcı işaretini büyük ölçüde kuvvetlendi-
receği için, sonraki katların gürültüsünün işarete
etkisi ihmal edilebilir.

Fotodedektör algılayıcıların çıkış işaretleri akım ol-
üzerinde birarada üretilerek büyük ölçüde alan- duğundan, giriş yükselteçleri Akım – Gerilim Dönüş-
dan tasarruf sağlanır ve çok daha ufak boyutlarda türücü (TIA) olarak tasarlanır. TIA’ların bir özelliği de
okuma devresi kartları elde edilir. Hatta ADC’yi de giriş empedanslarının düşük olmasıdır. Böylece de-
tümdevreye dahil ederek okuma devresinin parça- dektör için gerekli topraklama sağlanmış olur.
sı olarak üretmek mümkündür.
Bileşenleri tek bir tümdevre olarak üretmenin, dü-
şük boyut kazanımı yanında, düşük maliyet, düşük
güç tüketimi, eş bileşenler arası daha az değişken-
CMOS sadece hazır olarak satılan ürünleri kullanma kısıtı
lik gibi çeşitli faydaları vardır. Ayrıca ayrık kartlarda
varken, tümdevrelerde daha özgür bir tasarım ile
yüksek işlevsellik potansiyeli elde edilir.
Dedektör Okuma Tümdevreleri
YİTAL’de üretilen Fotodedektör algılayıcılar saha uy-
Okuma devrelerinde geniş bir dinamik çalışma
gulamalarında halen ayrık bileşenli okuma devrele- Dinamik Aralık
aralığı gerekebilir. Örneğin bazı algılayıcılar 0,5uA
ri ile birlikte kullanılmaktadır. Bu okuma devrelerini
Okuma Tümdevreleri tümleştirme yönünde çalışmalar devam etmektedir. – 10mA arasında çıkış akımı üretmektedir ki bu
20,000 kat dinamik aralığa eşittir. Okuma devresi
çıkış gerilimleri, DC besleme gerilimi ile sınırlıdır,
YİTAL’in 0,7µm CMOS tümdevre üretim teknolojisi ,
Fotodedektör Okuma Devresini tümleştirerek tek bir bu da genelde 5V en yüksek genliğe denk gelir.
Ayrıca çıkışları fazla gürültü karışmadan ADC’ye
Dr. Mustafa Ufuk Demirci – Başuzman Araştırmacı / BİLGEM UEKAE çip halinde üretmek açısından oldukça uygundur. aktarabilmek için genlikler 10 mV seviyelerinin
Bu teknolojide bulunan bileşenler NMOS ve PMOS üzerinde olmalıdır. Bu da okuma devresini 500 kat
transistorler, direnç, kondansatör ve diyotlardır. Bu dinamik aralık ile sınırlar.
ünümüz teknolojisinde ışık, ses, Bu nedenle algılayıcı çıkışlarında işaretleri bileşenlerle okuma devresini oluşturan İşlemsel
görüntü, basınç, ivme, kimyasal yükseltip ADC kullanımına uygun düzeye Yükselteç, Gerilim Kontrollü Yükselteç (VGA), Sayı- Okuma devresinin çalışma aralığını artırmak için
Gmadde gibi çevremizdeki fiziksel getiren Okuma Devreleri kullanılır. sal Kontrol Devresi, Diferansiyel Dönüştürücü, Akım Kazanç Kontrollü Yükselteçler (VGA) kullanılır.
özelliklerin varlığını ve niteliklerini ölçme- Aynaları, Gerilim Düzenleyici gibi tüm alt-bloklar İşaret seviyeleri yükseldikçe Kazanç düşürülerek
Okuma mizi sağlayan çok sayıda algılayıcı kulla- Okuma devreleri, ayrık bileşenler kullanı- tasarlanabilir. MOS transistorlar anahtar veya yük- devre çıkış geriliminin 5V sınırına ulaşıp doyması
önlenir. Böylece dinamik aralık artırılmış olur. VGA
devreleri, ayrık nılmaktadır. Bu algılayıcılar çoğu zaman larak ya da tümleşik olmak üzere iki farklı seltici olarak kullanılabilir. kazancı sayısal kontrol girişleri ile ayarlanır.
şekilde gerçeklenebilir. Ayrık bileşenlerin
ölçülen nitelikle orantılı elektriksel bir işa-
bileşenler ret oluşturur. Örneğin YİTAL (Yarı İletken bir araya gelmesiyle üretilen baskı devre
Teknolojileri Araştırma Laboratuvarı)’de
kartlarında İşlemsel Yükselteç (OP-AM-
kullanılarak üretilen fotodedektörler, üzerine düşen P)’ler, gerilim düzenleyiciler, sayısal kont-
ya da tümleşik belirli bir dalga boyundaki ışığın şiddeti rol devreleri, diferansiyel dönüştürücüler
ile orantılı bir elektrik akımı üretir.
gibi aktif devrelerin yanında çok sayıda
olmak üzere iki Algılayıcıların oluşturduğu bu elektriksel direnç ve kondansatör kullanılır. Tümleşik
Okuma Devrelerinde ise bu bileşenlerin
farklı şekilde işaretlerin, veri olarak kaydedilmesi ve iş- çoğu tek bir çip (tümdevre/kırmık/yonga)
gerçeklenebilir. lenebilmesi amacıyla Analog-Sayısal
Dönüştürücü (ADC) devreleri kul-
lanılarak sayısal işarete çevrilmesi
gerekir. Ancak çoğu zaman algıla-
yıcı sinyal düzeyleri ve süreleri ol-
dukça düşük kaldığından doğrudan
ADC ile örneklemek mümkün olmaz.

62 63