Note ABES Design of a low noise, limited area and full on-chip power management for CMOS pixel sensors in high energy physics experiments Conception de la gestion de l'alimentation à faible bruit, de petite taille et sur-puce pleinement pour les capteurs à pixels CMOS dans des expériences en physique des hautes énergies Capteur CMOS CMOS pixel sensors (CPS) Full on-chip Linear regulator Low noise Low dropout (LDO) regulator Monolithic active pixel sensors (MAPS) Power management 621.38 Capteurs d'images CMOS Circuits intégrés Appareils électroniques -- Alimentation en énergie Physique des hautes énergies Quelles sont les particules élémentaires et comment l'univers proviennent sont les principales forces motrices de la physique des hautes énergies. Afin de démontrer le modèle standard et découvrez la nouvelle physique, plusieurs détecteurs sont construits pour les expériences en physique des hautes énergies. Capteurs à pixels CMOS offrent un compromis attirant entre la vitesse de lecture, le budget matériel, la tolérance au rayonnement, la consommation d'énergie et la granularité, par rapport aux capteurs à pixels hybrides et des dispositifs à transfert de charge. Ainsi, les CPS sont un bon choix pour détecter les particules chargées dans les détecteurs de vertex et des télescopes de faisceau. La distribution de puissance devient un enjeu important dans les détecteurs à venir, puisque une quantité considérable de capteurs seront installés. Malheureusement, le «Independent Powering» échoue, comme l'approche traditionnelle. Afin de résoudre les problèmes de distribution de puissance et de fournir des tensions silencieuses, cette thèse se concentre sur la conception de la gestion de l'alimentation à faible bruit, à basse consommation d'énergie, de petite taille et sur-puce pleinement pour les CPS. Les CPS sont d'abord introduits en tirer les exigences de conception de la gestion de l'alimentation. La distribution de puissance dédiées à les CPS est ensuite proposé, dans laquelle la gestion de l'alimentation est utilisée comme seconde étape de conversion de puissance. Deux régulateurs sur-puce pleinement sont proposés pour générer la tension d'alimentation analogique et de la tension d'alimentation de référence requis par l'opération d'échantillonnage double corrélé, respectivement. Deux prototypes ont vérifié ces régulateurs. Ils peuvent répondre aux exigences des CPS. En outre, les techniques de gestion de l'alimentation et de la conception tolérance au rayonnement sont également présentés dans cette thèse. What are the elementary particles and how did the universe originate are the main driving forces in the high energy physics. In order to further demonstrate the standard model and discover new physics, several detectors are built for the high energy physics experiments. CMOS pixel sensors (CPS) can achieve an attractive tradeoff among many performance parameters, such as readout speed, granularity, material budget, power dissipation, radiation tolerance and integrating readout circuitry on the same substrate, compared with the hybrid pixel sensors and charge coupled devices. Thus, the CPS is a good candidate for tracking the charged particles in vertex detectors and beam telescopes.The power distribution becomes an important issue in the future detectors, since a considerable amount of sensors will be installed. Unfortunately, the independent powering has been proved to fail. In order to solve the power distribution challenges and to provide noiseless voltages, this thesis focuses on the design of a low noise, limited area, low power consumption and full on-chip power management in CPS chips. The CPS are firstly introduced drawing the design requirements of the power management. The power distribution dedicated to CPS chips is then proposed, in which the power management is utilized as the second power conversion stage. Two full on-chip regulators are proposed to generate the analog power supply voltage and the reference voltage required by correlated double sampling operation, respectively. Two prototypes have verified these regulators. They can meet the requirements of CPS. Moreover, the power management techniques and the radiation tolerance design are also presented in this thesis. Electronic Thesis or Dissertation Text en PDF 11623770 Université de Strasbourg Strasbourg 2012-12-31 https://theses.hal.science/tel-00758209 application/pdf 11354165 https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2012/WANG_Jia_2012_ED182.pdf http://www.theses.fr/2012STRAE006/abes https://theses.hal.science/tel-00758209 https://theses.hal.science/tel-00758209 https://theses.hal.science/tel-00758209 https://theses.hal.science/tel-00758209 Wang Jia 1983-04-20 FR 165804327 20919303 https://theses.fr/2012STRAE006 2012STRAE006 https://doi.org/10.70675/95a71b75z393az43ccz844cz36776a925963 2012-09-03 Instrumentation et microélectronique Strasbourg 131056549 Northwestern Polytechnical University (X'ian, Chine) MADS_ETABLISSEMENT_DE_COTUTELLE_1 132831783 Doctorat Docteur es non oui Hu Yann MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 072150033 Gao Deyuan MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_2 150582536 Garda Patrick MADS_PRESIDENT_DU_JURY 074794620 Knittel Dominique MADS_MEMBRE_DU_JURY_1 128451696 Wei Tingcun MADS_MEMBRE_DU_JURY_2 Li Yu-Shan MADS_RAPPORTEUR_1 École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 PH 156500019 Institut pluridisciplinaire Hubert Curien (Strasbourg ; 2006-....) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 157760502 93777 ddc:620 Northwestern Polytechnical University (Chine) Hu Yann Gao Deyuan Garda Patrick Knittel Dominique Wei Tingcun Li Yu-Shan École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....) Institut pluridisciplinaire Hubert Curien (Strasbourg) PDF 11623770