본 논문은 부하직렬 고주파 공진 DC/DC 컨버터에 가변 가능한 공진커패시터를 병렬로 삽입한 LCC형 고주파 공진 DC/DC 컨버터의 특성과 설계 예를 나타내고 있으며, 또한 턴-오프시 스위칭 손실을 줄이기 위해 ZVS를 가지는 소프트 스위칭을 사용하였다. 제안 컨버터는 PFM(Pulse Frequency Modulation) 스위칭 패턴을 사용하여 동작되며, PFM 제어에 의해 제안 회로의 출력전압을 제어하였다. 병렬커패시터의 커패시턴스의 변화에 따라, DC/DC 컨버터의 분석은 일반적으로 무차원화 파라미터를 사용하여 나타내었고, 회로 동작 특성은 스위칭 주파수와 파라미터로 행하였다. 또한 본 논문은 특성평가에 의해 제안 DC/DC 컨버터의 동작 특성과 회로 설계 방법을 제시하였다. 더욱이 본 논문은 실험을 통해 이론 분석의 정당성을 입증하였다. 향후 제안한 DC/DC 컨버터는 반도체 및 FPD의 클린룸에 선형이동 시스템의 비접촉 전원장치에 적용 가능하다고 생각된다.
본 논문에서는 고주파 유도가열용 인버터를 제안하고 인버터의 출력제어에 대해 논하고 있다. 인버터의 출력제어 방법은 스위칭 소자에 인가되는 구동신호의 위상 천이에 따라 출력을 제어하고 있으며, 제안회로의 동작원리와 특성평가는 정규화 파라메타를 도입하여 기술하였다. 또한 회로설계에 필요한 출력특성은 수치해석에 의해 평가 자료를 도출하였고 이론결과와 실험결과를 비교하기 위하여 실험 장치를 제작하였으며 특성평가의 정당성을 입증하였다.
CMOS 기반의 고주파 집적회로에서는 높은 이득과 출력을 얻기 위하여 인덕터와 같은 수동소자를 사용한다. 그러나 수동소자를 사용하게 되면 넓은 면적을 차지하기 때문에 회로의 크기를 증가시키는 단점을 갖는다. 본 논문에서는 PMOS 를 기반으로 구현한 active inductor 를 적용하여 회로의 면적을 줄일 수 있으며, 기존의 주파수 변환기와 동등한 선형 특성을 갖는 상향 주파수 변환기를 설계하였다. 인덕터를 적용한 상향 주파수 변환기의 OIP3 ($3^{rd}$ Output Intercept Point)는 1.3 dBm 을 가지며, 제안한 상향 주파수 변환기의 OIP3 는 0.8 dBm 으로 동등한 선형 특성을 보이며, layout 상에서 회로의 면적을 40 % 이상 감소하는 특성의 선형 송신기용 주파수 변환기를 설계 분석하였다.
본 논문에서는 차량 충돌 예방 장거리 레이더용 고 이득 및 저 잡음 77GHz CMOS 저 잡음 증폭기를 제안한다. 이러한 회로는 2볼트 전원전압 및 77GHz의 주파수에서 동작한다. 이러한 회로는 TSMC $0.13{\mu}m$ 혼성신호/고주파 CMOS 공정($f_T/f_{MAX}=120/140GHz$)으로 설계되어 있다. 전체 칩 면적을 줄이기 위해 실제 수동형 인덕터 대신 전송선을 이용하였다. 제안한 회로는 최근 발표된 연구결과에 비해 34.33dB의 가장 높은 전압이득과 5.6dB의 가장 낮은 잡음지수 특성을 보였다.
무선통신 분야에서 다량의 정보전송과 CDMA, PCS 등의 상업화에 의해 광대역 고출력 증폭기의 요구가 증가하고 있다. 제품화된 파워 모듈에 비해 트랜지스터로 구성한 전력증폭기는 비용의 감소와 효율증대, 생산성 향상의 이점이 있다. 3단의 증폭기를 사용하여 VHF(148∼174㎒),UHF(440㎒∼470㎒)대역에서 5W이상의 전력과 45%이상의 효율을 얻었으며, 적정한 바이어스회로와 임피던스 정합회로망을 설계하여 제작, 실험함으로서 기존의 파워 모듈과 동일한 크기, 성능을 나타냈으며, 발진, 방열, 하모닉제거등 전력증폭기에서 요구하는 사항을 만족하였다. 또한 UHF트랜지스터를 사용하여 VHF의 증폭기를 임피던스 매칭을 이용하여 설계할 수 있음을 실험에 의하여 입증하였다.
본 논문에서는 KOMPSAT에 사용할 S-band 위성중계기 (RF transponder)에 사용되는 Power Amplifier에 대한 설계와 제작에 대하여 논하고자 한다. 또한 이 설계에 대한 검증을 수행하기 위하여 impact analysis 와 기본적인 이론을 정리 한 후 모의 설계를 통해 설계 가능성을 검토하였다. 현재 당사가 개발 추진중인 다목적 실용 위성 ( KOMPSAT) 에 이용될 S-band Transponder 의 주파수는 uplink 2099.5㎒ 와 downlink 2280㎒를 근간으로 설계하였으며, 회로 시뮬레이션을 위해 사용된 software는 ADS(advanced Design System : HP) 및 ISSPICE 4 E.2 이며, Monte Carlo Analysis funtion 을 이용하여 대수학적으로 전개하였다.
본 논문에서는 고주파 전류형 인버터의 출력을 제어하기 위하여 입력단의 쵸핑 스위칭 방법을 제안한다. 인버터의 출력제어는 스위칭 소자에 인가되는 구동신호에 위상천이의 크기에 따라 제어하고 있으며, 제한회로의 동작원리를 서술하였다. 또한 회로설계에 필요한 출력특성은 수치해석에 의해 평가자료를 도출하고 실험 장치를 제작하여 이론결과와 비교 검토하여 특성평가의 정당성을 입증하였다.
고속 아날로그 시스템,위성통신시스템, video signal processing 및 processing 및 optical fiber interface 회로등에서 높은 전자이동도로 인하여 고주파 툭성이 우수한 GaAs 연산 증폭기는 필수적인 구성 요소이다. 하지만, 낮은 전달컨덕턱스 및 low frequency dispersion등의 현상 때문에 높은 전압이득을 얻을 수 없다는 단점을 가지고 있다. 따라서 본 논문에서는 GaAs MESFETfmf 이용한 증폭기의 이득을 증가시키기 위한 기법을 비교분석하고 기존의 전류미러와 새로운 구성의 전류 미러를 설계하여 회로의 안정화를 꾀하였다. 높은 차동전압이득을 얻기 위하여 단일 증폭기의 bootstrap 이득증가기법을 이용하여 차종입력 회로를 구성하였으며, 회로의 안정도 및 우수한 주파수 특성을 얻기 위하여 common mode feedback을 사용하였다. Pspice를 통한 시뮬레이션 결과 설계된 회로의 이득이 18.6dB 향상되었고 안정도 및 주파수 특성면에서 우수함을 확인할 수 있었다.
본 논문에서는 입력 매칭(input matching) BIST(Built-In Self-Test) 회로를 이용한 RF font end의 새로운 결함 검사방법을 제안한다. BIST 회로를 가진 RF front end는 1.8GHz LNA(Low Noise Amplifier: 저 잡음 증폭기)와 이중 대칭 구조의 Gilbert 셀 믹서로 구성되어 있으며, TSMC 0.25$\mu\textrm{m}$ CMOS 기술을 이용하여 설계되었다. catastrophic 결함 및 parametric 변동을 가진 RF front end와 결함을 갖지 않은 RF front end를 판별하기 위해 RF front end의 입력 전압 특성을 조사하였다. 본 방법에서는 DUT(Device Under Test: 검사대상이 되는 소자)와 BIST 회로가 동일한 칩 상에 설계되어 있기 때문에 측정할 때 단지 디지털 전자계와 고주파 전압 발생기만이 필요하며, 측정이 간단하고 비용이 저렴하다는 장점이 있다. BIST 회로가 차지하는 면적은 RF front end가 차지하는 전체면적의 약 10%에 불과하다. 본 논문에서 제안하는 검사기술을 이용하여 시뮬레이션해 본 결과 catastrophic 결함에 대해서는 100%, parametric 변동에 대해서는 약 79%의 결함을 검출할 수 있었다.
전원장치의 소형 경량화 및 고효율화를 위한 핵심 기술인 변압기를 설계 및 제조하기 위해 넓은 유효단면적을 가진 평면 자성체와 편편하고 넓은 도체를 이용하여 고주파 손실을 감소시켜 고주파 대역용 전원장치에 채용 가능한 입력 220 V, 출력 15V, 300 W급 포워드(Forward) 평면 변압기를 설계 및 제조하고 전자기적 특성과 입출력 신호 특성을 측정하였다. 1차 코일과 2차 코일의 권선수는 각각 15회와 2회 그리고 여자(demagnetizing) 권선은 15회로 설계하였으며, 변압기의 총 발열은 $44.78^{\circ}C$로 설계 및 제작하였다. 스위칭 주파수 100kHz에서 1.65mH의 인덕턴스 값을 얻었으며, 100 V의 입력전압에 대하여 13 V의 안정한 구형 출력파형을 얻었다. 따라서 스위칭 듀티(duty)가 최고 0.4로 설계되었기 때문에 설계 목표한 15 V 출력에 유사한 전압을 나타내어 평면 변압기의 설계 방법을 확립하였으며, 평면 변압기의 응용 가능성을 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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