• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 제39회 하계학술대회
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• pp.1386-1388
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• 2008

본 논문에서는 820.11n 규격에 적합한 Fractional-N 주파수 합성기를 설계하였다. 본 논문에서 설계한 주파수 합성기의 특징은 PFD(Phase Frequency Detector) 뒷단에 잔여 펄스를 제거하는 Pulse Remover를 연결하여 이중 궤환 Charge Pump의 안정도를 향상시켰으며, Charge Pump에서 동시에 발생하는 Up/Down 전류로 인한 Spike성 전류를 없앰으로서 스퓨리어스를 최소화 시켰다. Pulse Removed PFD를 사용함으로서 발생하는 PFD Deadzon문제는 2N+2분주와 2N-2분주기를 3차의 ${\Delta}{\Sigma}$ Modulator가 선택해줌으로 해결하였다. 삼성 0.18u 공정을 이용하여 설계 하였으며 각 블락은 Cadence spectre 를 이용하여 검증하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권6호
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• pp.60-67
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• 2008

본 논문에서는 Bluetooth, Zigbee, WLAN 등 2.4GHz 대역 ISM-band 응용 분야를 위한 저 전력 주파수 합성기를 설계하였다. 저 전력 특성을 얻기 위해 전류소모가 큰 VCO, prescaler, ${\Sigma}-{\Delta}$ modulator 등의 전력소모를 최적화하는데 중점을 두고 설계하였다. VCO는 전력소모 측면에서 유리한 NP-core 유형의 구조를 선택하여 위상잡음 특성과 전력소모를 최적화하였으며, prescaler는 정적 전류소모가 거의 없는 동적 회로 기술이 적용된 D-F/F을 사용하여 전력소모를 줄였다. 또한 다수의 로직으로 구성되는 3차 ${\Sigma}-{\Delta}$ modulator는 'mapping circuit'으로 구조를 단순화하여 작은 면적과 저 전력소모 특성을 갖도록 하였다. $0.18{\mu}m$ CMOS 공정으로 IC를 제작하여 성능을 측정한 결과 설계된 주파수 합성기는 1.8V 전원전압에서 7.9mA의 전류를 소모하고, 100kHz offset에서 -96dBc/Hz, 1MHz offset에서 -118dBc/Hz의 위상 잡음 특성을 보였다 또한 spur 잡음 특성은 -70dBc이며, 25MHz step의 주파수 변화에 따른 위상 고정 시간은 약 $15{\mu}s$이다. 설계된 회로의 칩 면적은 pad를 포함하여 $1.16mm^2$이며 pad를 제외한 면적은 $0.64mm^2$이다.

• 전자공학회논문지
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• 제51권10호
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• pp.57-63
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• 2014

본 논문은 전력소모와 면적을 줄인 지연된 피드-포워드 경로를 갖는 3차 SDM 구조를 제안하였다. 제안한 SDM은 기존의 적분기 2개로 구현된 3차 SDM(Sigma-Delta Modulator) 구조를 개선하였다. 제안된 구조에서는 기존 구조의 둘째 단에 지연된 피드-포워드 경로를 삽입함으로써 첫째 단의 계수 값을 2배로 증가시킬 수 있어 기존구조에 비하여 첫째 단 적분기 커패시터($C_I$)를 1/2로 감소시킬 수 있다. 그러므로 첫째 단 적분기의 부하 커패시턴스가 1/2로 작아지기 때문에 첫째 단 연산증폭기의 출력전류는 51%, 첫째 단의 커패시터 면적은 48% 감소되어 제안한 구조는 전력과 면적을 최적화 할 수 있다. 본 논문에서 제안한 구조를 이용하여 설계된 3차 SC SDM은 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정에서 공급전압 1.8V, 입력신호 1Vpp/1KHz, 신호대역폭 24KHz, 샘플링 주파수 2.8224MHz 조건으로 시뮬레이션 하였다. 그 결과 SNR(Signal to Noise Ratio) 88.9dB, ENOB(Effective Number of Bits) 14비트이고 SDM의 전체 전력소모는 $180{\mu}W$이다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제8권3호
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• pp.179-192
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• 2008

A multiphase compensation method with mismatch linearization technique, is presented and demonstrated in a $\Sigma-\Delta$ fractional-N frequency synthesizer. An on-chip delay-locked loop (DLL) and a proposed delay line structure are constructed to provide multiphase compensation on $\Sigma-\Delta$ quantizetion noise. In the delay line structure, dynamic element matching (DEM) techniques are employed for mismatch linearization. The proposed $\Sigma-\Delta$ fractional-N frequency synthesizer is fabricated in a $0.18-{\mu}m$ CMOS technology with 2.14-GHz output frequency and 4-Hz resolution. The die size is 0.92 mm$\times$1.15 mm, and it consumes 27.2 mW. In-band phase noise of -82 dBc/Hz at 10 kHz offset and out-of-band phase noise of -103 dBc/Hz at 1 MHz offset are measured with a loop bandwidth of 200 kHz. The settling time is shorter than $25{\mu}s$.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2000년도 추계종합학술대회 논문집(2)
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• pp.156-159
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• 2000

This paper presents a low-voltage, low-power $\Sigma$Δ modulator for audio applications. It use a simple second-order fully-differential switched-capacitor structure with a sampling frequency of 12.5 MHz and oversampling ratio of 256. It operates from a single 1.5V Bower supply and dissipates 2 ㎽. Extensive simulations using 0.25 ${\mu}{\textrm}{m}$ CMOS Process parameters show that it achieves 96㏈ peak SNDR in a 22 KHz bandwidth.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제19권11호
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• pp.2649-2655
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• 2015

오버샘플링 방식을 기본으로 하는 시그마-델타 ADC는 고해상도를 구현할 수 있는 반면 고속 동작 시에는 높은 Signal to Noise and Distortion Ratio (SNDR) 성능을 달성하기 어려운 특성이 있다. 본 논문에서는 고속 동작 시에도 시그마-델타 ADC의 높은 SNDR 제공을 위한 데시메이션 필터의 설계 및 구현을 보인다. 이 데시메이션 필터는 통과 대역 내에서 신호의 왜곡을 최소화하기 위해 Butterworth 구조로 구성 하였다. 성능을 검증하기 위해 1-bit, 3차, OSR=64인 시그마-델타 모듈레이터에 제안된 데시메이션 필터를 적용하여 실험을 하였다. 시뮬레이션 실험을 통해 기존에 널리 쓰이던 CIC(cascaded integrator-comb) 방식의 데시메이션 필터 대비 제안된 Butterworth 구조의 데시메이션 필터가 매우 낮은 통과대역 왜곡을 가지며 따라서 높은 SNDR을 제공한다는 결과를 보인다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제8권4호
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• pp.53-58
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• 2008

본 논문은 고 해상도 및 저 전력을 가지는 시그마-델타 D/A(Digital-to-Analog) 컨버터를 구현하였다. A/D 컨버터의 출력을 채널당 1비트씩 입력 받아 LJ, RJ, I2S 모드와 비트 모드에 따라서 입력 데이터를 재구성한다. D/A 컨버터는 HBF(Half Band Filter)와 Hold, 5차 CIFB Sigma-Delta 변조기를 통과하여 원래의 아날로그 신호로 복원한다. 면적과 전력, 성능을 고려하여 곱셈 연산 대신 덧셈 연산을 반복 사용하였다. 또한, 비슷한 구조의 HBF 3개를 하나의 블록으로 구성하였고, sinc 필터 대신에 샘플-홀드 블록을 사용하여, 면적을 감소시키는 간략한 D/A 구조를 제안하였다. 블록안의 각 필터들은 매트랩 툴을 이용하여 특성을 평가하였다. 전체 블록은 Top-down 설계 방식을 사용하여, Verilog 언어로 설계하였다. 설계된 블록은 Samsung 0.35um CMOS 표준 셀 라이브러리를 사용해 칩으로 제작되었다. 칩의 면적은 1500 * 1500um 이다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2015년도 추계학술대회
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• pp.405-408
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• 2015

오버샘플링 방식을 기본으로 하는 시그마-델타 ADC는 고해상도를 구현할 수 있는 반면 고속 동작 시에는 높은 Signal to Noise and Distortion Ratio (SNDR) 성능을 달성하기 어려운 특성이 있다. 특히 데시메이션 필터의 특성에 따른 고속 ADC의 SNDR의 저하가 크다. 본 논문에서는 고속 동작 시에도 시그마-델타 ADC의 높은 SNDR 제공을 위한 데시메이션 필터의 설계 및 구현을 보인다. 이 데시메이션 필터는 넓은 입력 신호 주파수 대역 내에서 신호의 크기 왜곡을 최소화하기 위해 IIR filter 종류의 Butterworth filter 구조로 구성 하였다. 성능을 검증하기 위해 1-bit, 3차, OSR=64인 시그마-델타 모듈레이터를 포함한 시스마-델타 ADC에 제안된 데시메이션 필터를 적용하여 실험을 하였다. 시뮬레이션 실험을 통해 기존에 널리 쓰이던 CIC(cascaded integrator-comb) 방식의 데시메이션 필터 대비 제안된 Butterworth 구조의 데시메이션 필터가 매우 낮은 통과대역 왜곡을 가지며 따라서 높은 SNDR을 제공한다는 결과를 보인다.

• ETRI Journal
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• 제35권5호
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• pp.819-826
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• 2013

A class-D audio amplifier for a digital hearing aid is described. The class-D amplifier operates with a pulse-code modulated (PCM) digital input and consists of an interpolation filter, a digital sigma-delta modulator (SDM), and an analog SDM, along with an H-bridge power switch. The noise of the power switch is suppressed by feeding it back to the input of the analog SDM. The interpolation filter removes the unwanted image tones of the PCM input, improving the linearity and power efficiency. The class-D amplifier is implemented in a 0.13-${\mu}m$ CMOS process. The maximum output power delivered to the receiver (speaker) is 1.19 mW. The measured total harmonic distortion plus noise is 0.015%, and the dynamic range is 86.0 dB. The class-D amplifier consumes 304 ${\mu}W$ from a 1.2-V power supply.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제12권3호
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• pp.278-285
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• 2012

A digital readout IC for capacitive sensors is presented. Digital capacitance readout circuits suffer from static capacitance of sensors, especially single-ended sensors, and require large passive elements to cancel such DC offset signal. For this reason, to maximize a dynamic range with a small die area, the proposed circuit features digital filters having a coarse and fine compensation steps. Moreover, by employing switched-capacitor circuit for the front-end, correlated double sampling (CDS) technique can be adopted to minimize low-frequency device noise. The proposed circuit targeted 8-kHz signal bandwidth and oversampling ratio (OSR) of 64, thus a $3^{rd}$-order ${\Delta}{\Sigma}$ modulator operating at 1 MH was used for pulse-density-modulated (PDM) output. The proposed IC was designed in a 0.18-${\mu}m$ CMOS mixed-mode process, and occupied $0.86{\times}1.33mm^2$. The measurement results shows suppressed DC power under about -30 dBFS with minimized device flicker noise.