• 전자공학회논문지SC
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• 제43권1호
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• pp.39-44
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• 2006

델타시그마 변환기에서 limit cycle 에 의한 패턴 노이즈 문제는 오래 동안 설계자들을 괴롭혀 온 문제이다. 델타시그마 변환기의 동작과 출력은 입력과 초기치에 의해 결정된다. 본 논문은 델타시그마 변환기의 구조에 따른 패턴잡음의 발생정도를 널리 쓰이는 네 가지 모델로 비교 하였다. 델타시그마 변환기 중 적분기형 과 공진기형의 차이와 부궤환 방식에 따른 차이를 비교 하였으며 그 결과는 적분기 형식의 증폭단을 사용하는 델타시그마 변환기가 패턴잡음을 적게 발생시키는 것으로 판명되었다.

• 전자공학회논문지
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• 제49권10호
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• pp.148-158
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• 2012

본 논문에서는 센서용 incremental 델타-시그마 아날로그 디지털 변환기를 설계 하였다. 회로는 크게 pre-amplifier, S & H (sample and hold) 회로, MUX와 델타-시그마 모듈레이터, 그리고 데시메이션 필터로 구성 되어 있다. 델타-시그마 모듈레이터는 3차 1-bit 구조이고 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정을 사용 하였다. 설계된 회로는 테스트 결과 5 kHz 신호 대역에서 signal-to-noise and distortion ratio (SNDR)는 87.8 dB의 성능을 가지고, differential nonlinearity (DNL)은 ${\pm}0.25$ LSB (16-bit 기준), integral nonlinearity (INL)은 ${\pm}0.2$ LSB 이다. 델타-시그마 모듈레이터 전체 소비 전력은 $941.6{\mu}W$ 이다. 최종 16-bits 출력을 얻기 위하여 리셋을 인가하는 N cycle을 200 으로 결정하였다.

• 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.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권11호
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• pp.6-12
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• 2010

본 논문에서는 시그마-델타 변조기에 기반 한 D급 오디오 증폭기를 제안한다. 16-비트 병렬의 디지털 입력신호는 4-차 디지털 시그마-델타 변조기에 의해 2-비트의 신호로 직렬화되고, 이 신호는 4-차 아날로그 시그마-델타 변조기로 인가된다. 아날로그 시그마 델타 변조기의 출력단의 파워 스위치는 3-레벨로 동작하며, 3-레벨의 펄스 밀도 변조(PDM) 출력 신호는 LC-필터를 통해 저역 통과되어 스피커에 전달된다. 아날로그 시그마-델타 변조기의 첫 단의 적분기는 디지털 시그마-델타 변조기의 출력으로부터 샘플된 이산 시간 영역의 신호를 입력으로 받아들이고, 동시에 파워 스위칭 단의 연속 시간 영역의 출력 신호를 부궤환(feedback) 받기 위해 스위치드-캐패시터 적분기와 연속시간 영역의 적분기를 혼합된 형태로 구현되었다. 제안된 클래스-D 오디오증폭기는 CMOS 0.13-um 공정을 이용해 제작되었으며 100-Hz 부터 20-kHz의 신호 주파수 영역에서 동작한다. 제작된 D급 오디오 증폭기는 4-${\Omega}$ 부하 저항에서 최대 18.3-mW을 내고 0.035-%의 전고조파 왜율(total harmonic distortion pluse noise : THD+N) 성분과 80-dB의 입력신호 대역폭(dynamic range)을 갖는다. 아날로그 및 디지털 변조기는 1.2-V 전원 전압으로 동작하며 총 457-uW의 전력을 소모한다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2006년도 춘계종합학술대회
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• pp.906-909
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• 2006

본 논문은 저 전압 및 저 왜곡 스위치형 커패시터 (switched-capacitor, SC)를 적용한 새로운 형태의 몸체효과 보상형 스위치 구조를 제안한다 제안된 회로는 저 전압 SC 회로를 위해서 rail-to-rail 스위칭을 허용하며 기존의 부트스트랩된 회로 (19dB) 보다 더 우수한 총 고조파 왜곡을 가진다. 설계된 2-1 캐스케이드 시그마 델타 변조기는 통신 송수신시스템내의 오디오 코덱을 위한 고해상도 아날로그-디지털변환을 수행한다. 1단 폴드형 캐스코드 연산증폭기 및 2-1 캐스케이드 시그마 델타 변조기는 0.25 마이크론 이중 폴리 3-금속 표준 CMOS 공정으로 제작되었으며, 2.7V에서 동작한다.

• 전기전자학회논문지
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• 제23권2호
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• pp.461-468
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• 2019

연속-시간 델타-시그마 ADC는 별도의 안티-엘리아싱 필터가 필요하지 않고, 이산-시간 델타-시그마 ADC에 비해 적은 전력 소모로 넓은 대역폭의 신호를 처리할 수 있는 등 여러 가지 장점을 가지고 있다. 그러나 델타-시그마 ADC의 특성상 높은 주파수의 클럭으로 신호를 샘플링 하여야 하기 때문에, 이를 낮은 데이터 레이트의 고해상도 디지털 신호로 에일리어싱 없이 낮춰 주기 위한 데시메이션 필터가 복잡하고 고속으로 동작해야 한다. 이 논문에서는 연속-시간 델타-시그마 ADC에 펄스-폭-변조를 적용한 구조를 제안하고 이 구조를 이용함으로써 데시메이션 필터를 룩업 테이블을 이용하여 간단하게 구현할 수 있음을 보인다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제7권4호
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• pp.707-714
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• 2012

1단 2차 다중 피드백 델타-시그마 변조기와 2단 2차 MASH 델타-시그마 변조기를 해석하였으며 Simulink와 Matlab을 사용한 시뮬레이션을 수행하여 동작 특성을 비교한 결과 다음과 같은 결과를 얻었다: 1) 두 델타-시그마 변조기는 군지연 왜곡을 일으키지 않는다. 2) 잡음 성형 성능은 거의 같으며 잡음 성형의 결과 전력 스펙트럼 밀도는 40 dB/dec의 기울기를 갖는다. 3) 스퓨리어스 톤은 없다. 4) 두 변조기의 입력 범위는 공통적으로 -1부터 1까지이다. 5) 2단 MASH 변조기는 출력이 2 비트(4 레벨)이어서 PLL의 주파수 분주기와 charge pump의 설계가 복잡해진다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제14권1호
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• pp.197-204
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• 2010

본 논문은 저 전압 및 저 왜곡 스위치형 커패시터 (switched-capacitor, SC)를 적용한 새로운 형태의 몸체효과 보상형 스위치 구조를 제안한다. 제안된 회로는 저 전압 SC회로를 위해서 rail-to-rail 스위칭을 허용하며, 기존의 부트스트랩 된 회로 (19dB)보다 더 우수한 총 고조파 왜곡을 가진다. 설계된 2-1 캐스케이드 시그마 델타 변조기는 통신 송수신 시스템내의 오디오 코덱을 위한 고해상도 아날로그-디지털변환을 수행한다. 1단 폴드형 캐스코드 연산증폭기 및 2-1 캐스케이드 시그마 델타 변조기는 0.25 마이크론 이중 폴리 3-금속 표준 CMOS 공정으로 제작되었으며, 2.7V에서 동작한다. 연산증폭기의 1% 정착시간은 16 pF의 부하 용량에 대해 560ns를 보였다. 제작된 시그마 델타 변조기에 대한 검사는 비트 스트림 검사 및 아날로그 분석기를 이용하여 수행 되었다. 다이크기는 $1.9{\times}1.5\;mm^2$였다.

• 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.

• 전자공학회논문지
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• 제53권7호
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• pp.39-46
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• 2016

본 논문에서는 음성 신호의 디지털 데이타 변환을 위한 인버터와 1.5비트 비교기를 이용한 CMOS 3차 델타-시그마 변조기를 설계하였다. 제안하는 3차 델타-시그마 변환기는 연산증폭기 대신에 1.5비트 비교기를 이용한 멀티비트 구조로 낮은 OSR에서 단일비트 4차 델타-시그마 변조기 대비 높은 신호대 잡음비를 확보하고 인버터 기반 적분기를 사용하여 소모 전력을 최소화 시키며 인버터 기반 적분기 회로를 아날로그 덧셈기로 이용함으로써 전력소모를 감소시키고 회로구조를 단순화 시켰다. 제안한 델타-시그마 변조기는 0.18um CMOS 표준 공정을 통해 제작되었으며, 전체 칩면적은 $0.36mm^2$으로 설계되었다. 제작된 칩의 측정 결과 아날로그 회로는 공급전압 0.8V에서 $28.8{\mu}W$, 디지털 회로는 공급전압 1.8V에서 $66.6{\mu}W$로 총 $95.4{\mu}W$의 전력소모가 측정되었다. 델타-시그마 변조기의 동작주파수 2.56MHz, OSR 64배의 조건에서 2.5kHz의 입력 정현파 신호를 인가하였을 때 SNDR은 80.7 dB, 유효비트수는 13.1 비트, 동적범위는 86.1 dB로 측정되었다. 측정결과로부터 FOM(Walden)은 269 fJ/step, FOM(Schreier)는 169.3 dB로 계산되었다.