Conception d'un capteur de température, d'un récepteur

UNIVERSITÉ DE SHERBROOKE
Faculté de génie
Département de génie électrique et de génie informatique
Conception d'un capteur de température, d'un récepteur
LVDS et d'un générateur de charge en technologie
CMOS 0,18 pim pour un scanner TEP/TDM
Mémoire de maîtrise
Spécialité : génie électrique
Mohamed Walid BEN ATTOUCH
Jury : Réjean FONTAINE (directeur)
Jean-François PRATTE (co-directeur)
Cetin AKTIK (rapporteur)
Daniel DALLE (correcteur)
Sherbrooke (Québec) Canada Novembre 2011
Tt/-ouL*

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À ma mère, à mon père, à ma sœur et à ma fiancée

RÉSUMÉ
La recherche en imagerie moléculaire repose beaucoup sur les performances en tomographie
d'émission par positrons (TEP). Les avancées technologiques en électronique ont permis
d'améliorer la qualité de l'image fournie par les scanners TEP et d'en augmenter le champ
d'application. Le scanner LabPET II, en développement à l'Université de Sherbrooke,
permettra d'atteindre des résolutions spatiales inégalées. La conception de ce scanner requiert
une très grande densité de détecteurs de l'ordre de 39 000 sur un anneau de 15 cm de diamètre
par 12 cm de longueur axiale.
D'autre part, l'Université de Sherbrooke mène également des travaux en tomodensitométrie
(TDM) par comptage de photons individuels. Ces travaux s'insèrent dans un programme de
recherche menant à réduire par un facteur 1,5 à 10 la dose de rayon X par rapport aux doses
actuelles en TDM. Un circuit intégré (ASIC) a été développé pour supporter les performances
attendues en TEP et en TDM.
Cependant, la très grande densité de canaux rend inadéquate la vérification externe, sur
circuits imprimés (PCB), des fonctionnalités des 64 canaux d'acquisition du circuit intégré
actuellement en conception. Ainsi, un générateur de charge électronique a été conçu et intégré
dans l'ASIC afin de pouvoir vérifier directement sur le circuit intégré (On-Chip) le
fonctionnement de la chaine d'acquisition. D permettra aussi de faire les tests pour le calcul de
la résolution d'énergie et de la résolution en temps intrinsèque.
La communication des données avec l'ASIC se fait par une ligne différentielle afin de
maximiser l'immunité des signaux contre le bruit et d'assurer la vitesse de communication
voulue. La norme Low-Voltage Differential Signaling (LVDS) a été choisie pour ce type de
communication. En effet, trois récepteurs LVDS, basse consommation, ont été conçus et
intégrés dans l'ASIC afin de recevoir les commandes de fonctionnement de l'ASIC à partir
d'une matrice de portes programmables Field-Programmable Gâte Array (FPGA) et de
communiquer le signal d'horloge aux différents blocs.
Pour augmenter la fiabilité du traitement effectué par l'électronique frontale, une mesure en
température de l'ASIC est nécessaire. Un capteur de température basé sur la boucle à délais
Delay-Locked Loop (DLL) a été conçu et intégré. En effet, la mesure de la température de
l'ASIC permet d'intervenir en réalisant une compensation sur les mesures et en contrôlant le
système de refroidissement en cas de sur-échauffement.
Mots-clés : Capteur de température, Récepteur LVDS, Générateur de charge, LabPET II,
CMOS 0,18 pim, Tomographie d'émission par positrons (TEP), Tomodensitométrie (TDM).
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REMERCIEMENTS
En préambule à ce mémoire de maîtrise, je souhaite adresser mes remerciements les plus
sincères aux personnes qui m'ont apporté leur aide et qui ont contribué à l'élaboration de ce
mémoire ainsi qu'à la réussite de ces formidables années universitaires.
Je tiens à remercier sincèrement le Pr. Réjean FONTAINE, directeur du GRAMS (Groupe de
Recherche en Appareillage Médical de Sherbrooke) et directeur de mon projet de recherche. Il
s'est toujours montré à l'écoute et très disponible tout au long de la réalisation de ce projet. Il a
été une source d'inspiration, fournit aide et temps sans lesquels ce mémoire n'aurait jamais vu
le jour.
Mes remerciements s'adressent également à Jean-François PRATTE, mon co-directeur, pour
sa disponibilité, sa générosité et pour ses précieux conseils. Il n'a cessé de me transmettre son
savoir faire, son expertise dans le domaine de l'électronique analogique et les atouts de son
expérience professionnelle.
Je remercie également tous les membres du GRAMS, particulièrement, Mr. Konin Calliste
KOUA, Mr Sylvain PANIER, Mr Louis ARPIN, Mr. Mouadh ABIDI, Mr. Moez KANOUN,
pour leur aide, leur soutien et leurs conseils tout le long de la réalisation de ce projet. Je
remercie aussi Caroline PAULIN pour son support technique et pour la conception des cartes
de tests.
J'adresse mes plus sincères remerciements à mes parents Mohamed Lazhar et Dorra et à ma
sœur Rawia pour leur contribution et leur soutien surtout dans les périodes les plus dures.
J'exprime toute ma reconnaissance à ma formidable fiancée Sourour qui m'a encouragé et
supporté pendant toute cette période. Et je n'oublie pas mon meilleur ami Haithem, pour son
soutient et son encouragement.
Enfin, je remercie à tous mes proches et amis, qui m'ont toujours soutenu et encouragé au
cours de la réalisation de ce projet.
Merci à tous et à toutes.
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