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비냉각 적외선 센서 어레이를 위한 CMOS 신호 검출회로
吳太煥,曺永載,朴熙遠,李承勳 대한전자공학회 2003 電子工學會論文誌-SC (System and control) Vol.40 No.1
본 논문에서는 기존의 방법과는 달리 4 단계의 보정 기법을 적용하여 미세한 적외선 (infrared : IR) 신호를 검출해내는 비냉각 적외선 센서 어레이를 위한 CMOS 신호 검출회로를 제안한다. 제안하는 신호 검출회로는 11 비트의 A/D 변환기 (analog-to-digital converter : ADC)와 7 비트의 D/A 변환기 (digital-to-analog converter : DAC), 그리고 자동 이득 조절 회로 (automatic gain control circuit : AGC)로 구성되며, 비냉각 센서 어레이를 동작시키는 DC 바이어스 전류 성분, 화소간의 특성 차이에 의한 변화 성분과 자체 발열 (self-heating)에 의한 변화 성분을 포함하는 적외선 센서 어레이의 출력 신호로부터 미세한 적외선 신호 성분만을 선택적으로 얻어낸다. 제안하는 A/D 변환기에서는 병합 캐패시터 스위칭 (merged-capacitor switching : MCS) 기법을 적용하여 면적 및 전력 소모를 최소화하였으며, D/A 변환기에서는 출력단에 높은 선형성을 가지는 전류 반복기를 사용하여 화소간의 특성 차이에 의한 변화 성분과 자체 발열에 의한 변화 성분을 보정할 수 있도록 하였다. 시제품으로 제작된 신호 검출회로는 1.2 um double-poly double-metal CMOS 공정을 사용하였으며, 4.5 V 전원전압에서 110 mW의 전력을 소모한다. 제작된 시제품으로부터 측정된 검출회로의 differential nonlinearity (DNL)와 integral nonlinearity (INL)는 A/D 변환기의 경우 11 비트의 해상도에서 ±0.9 LSB와 ±1.8 LSB이며, D/A 변환기의 경우 7 비트의 해상도에서 ±0.1 LSB와 ±0.1 LSB이다. This paper proposes a CMOS readout circuit for uncooled micro-bolometer arrays adopting a four-point step calibration technique. The proposed readout circuit employing an 11b analog-to-digital converter (ADC), a 7b digital-to-analog converter (DAC), and an automatic gain control circuit (AGC) extracts minute infrared (IR) signals from the large output signals of uncooled micro-bolometer arrays including DC bias currents, inter-pixel process variations, and self-heating effects. Die area and power consumption of the ADC are minimized with merged-capacitor switching (MCS) technique adopted. The current mirror with high linearity is proposed at the output stage of the DAC to calibrate inter-pixel process variations and self-heating effects. The prototype is fabricated on a double-poly double-metal 1.2 um CMOS process and the measured power consumption is 110 mW from a 4.5 V supply. The measured differential nonlinearity (DNL) and integral nonlinearity (INL) of the 11b ADC show ±0.9 LSB and ±1.8 LSB, while the DNL and INL of the 7b DAC show ±0.1 LSB and ±0.1 LSB.
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초고분자량 폴리에틸렌 고분자의 크리프 거동 분자동역학 시뮬레이션 연구
오태환,임영민 한국섬유공학회 2024 한국섬유공학회지 Vol.61 No.4
Molecular dynamics (MD) simulations were used to elucidate the creep behavior of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE), a material critical for medical implants and high performance applications. Using the LAMMPS software and the General Amber Force Field (GAFF), UHMWPE chains with 500 repeat units were modeled. The simulation protocol included energy minimization, NVT and NPT ensemble equilibration, followed by application of creep conditions. Results showed that creep strain increased with simulation time and temperature, which was attributed to increased molecular mobility. The applied load magnitude correlated positively with creep strain, emphasizing the critical nature of load management. Investigation of polymer chain length effects revealed that shorter chains exhibited higher creep strain, likely due to increased molecular mobility and rearrangement capacity. In addition to providing fundamental insights into the mechanical behavior of UHMWPE, this study demonstrates the power of MD simulations in predicting material performance under various conditions. These findings have significant implications for the design and optimization of UHMWPE-based products, potentially revolutionizing their durability and performance in critical applications.
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