본 논문에서는 차량 레이더 시스템용 시그마-델타 변조기를 제안한다. 개발된 변조기는 차량 레이더 시스템에서 고주파 대역 신호의 고해상도 데이터 변환, 즉 아날로그-디지털변환을 수행하는데 사용되며 저전압 및 저 왜곡 특성을 가진 몸체효과 보상형 스위치 구조로 구현되어 있다. 제안된 변조기는 0.25 마이크론 이중 폴리 3-금속 표준 CMOS 공정으로 제작되었고, $1.9{\times}1.5mm^2$의 다이 면적을 점유한다. 제안된 회로는 2.7V의 동작 전압에서 기존의 부트스트랩형 회로보다 약 20dB 향상된 우수한 총 고조파 왜곡 특성을 보였다.
광 디스크를 재생하려면 광 신호를 아날로그 전기신호로 변환하는 광 픽업을 거치고 난 뒤 신호 간 간섭을 없애기 위해 아날로그적으로 등화를 하고, 등화된 아날로그 신호를 AD 변환하여 디지털적으로 동기화된 데이터와 클록을 추출해야 한다. BD와 같은 고용량의 광 디스크를 저속으로 재생하여 동기화된 데이터와 클록을 추출하는데 었어서 추출 데이터 BER을 최소화하는 알고리즘은 다양하게 개발되어 적용되고 있다. 그러나 고용량의 광 디스크를 고속으로 재생 할 때 저속에서 적용된 알고리즘을 동일한 혼성 데이터 PLL과 PRML 하드웨어 구조에 적용하려면 800MHz 이상의 신호 처리가 이루어져야 한다. 일반적으로 사용되는 0.13-${\mu}m$ CMOS 공정에서 기존 방식의 구조를 가지고 800MHz의 이상의 신호처리를 위해서는 고속으로 동작해야하는 아날로그 코어 등이 필요하고 많은 시간과 노력의 레이아웃이 수반되어야 하는 등의 문제점이 제기된다. 본 논문에서는 고용량 광 디스크의 최고 배속인 BD 8x까지 동작 가능한 데이터 및 클록 추출 회로로서 병렬 데이터 PLL 및 PRML 구조를 제안하였다. 제안한 구조를 가지고 실험한 결과 BD 8x 에 해당하는 속도에서 오류 없이 동작함을 확인하였다.
본 논문에서는 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정을 사용한 저 전력 고 이득 주파수 상향변환기를 이용하여 IEEE 802.15.4 규격을 만족하는 직접 변환 송신기를 제안 및 설계한다. 설계된 RF 직접 변환 송신기는 차동입력 디지털-아날로그 변환기, 수동 저역통과 필터, 가변이득 증폭기, Quadrature 주파수 상향 변환기 그리고 차동 출력 구동증폭기로 구성되어 있다. 제안하는 직접변환 송신기에서 핵심적인 부분은 2.4 GHz Zigbee 규격을 저 전력으로 구동하는데 있다. 특히 Quadrature 주파수 상향변환기는 이득 Boosting을 통하여 적은 전류 소모로도 충분한 이득과 선형성을 보이고 있다. 측정결과, 공급전압 1.2 V에서 송신기의 총 소모 전류는 7.8 mA이고, 최대 출력 전력은 0 dBm 이상 그리고 -30 dBc의 ACPR(Adjacent Channel Power Ratio)을 나타내고 있다.
본 연구는 무전극 형광램프의 램프 이상 유무를 검출하여 램프에 이상이 발생한 경우 이를 검출하여 전자식 안정기 회로를 보호하는 방법을 제안하고 실험을 통해 검증한다. 제안된 보호회로는 램프 양단에 걸리는 전압을 검출하여 디지털 회로에서 이용할 수 있는 신호로 변환해주는 아날로그 회로부와 이 신호를 이용해 안정기 회로의 인버터 부에 공급되는 PWM 신호를 제거해 주는 디지털 회로부로 구성된다. 제안된 알고리즘은 개발 비교기 IC 소자와 EPLD를 이용해 간단한 회로로 제작되었으며, 차후 집적화에도 유리할 것으로 판단된다.
위상고정루프에 대해 선형 위상-도메인 모델링을 진행하여 시스템의 안정성을 고려한 각 블록의 설계 매개 변수들을 설정한 이후 빠른 동작 특성을 확인하기 위해 Verilog-HDL 기반의 모델링을 수행할 수 있다. 이때 단순한 동작 특성뿐 아니라 위상잡음 및 비선형 특성까지 모델링에 반영할 수 있는데, 본 논문에서는 디지털-시간 변환기(DTC)의 비선형 특성 및 디지털 조정 발진기(DCO)의 위상잡음 모델링을 추가로 소개한다. 동작 모델을 사용하여 시스템 레벨의 설계를 마치면 시간-도메인 영역에서 과도 응답 시뮬레이션을 진행하여 설계 타당성을 확인할 수 있으며, 출력 신호 결과를 위상잡음 그래프로 나타내어 이를 이상적인 위상잡음 그래프와 비교함으로써 동작과 성능에 대한 검증이 가능함을 나타내었다. 시간-도메인 영역에서 시뮬레이션 소요시간 비교를 위해 TSMC 0.18-㎛ 공정을 사용한 아날로그 위상고정루프의 설계 결과와 비교하였으며, 6 us의 과도 응답 해석을 진행했을 때 1.43초로 트랜지스터 레벨의 아날로그 설계 방식(692초) 대비 484배 빠른 시뮬레이션 시간을 나타내었다.
IoT 분야와 의료 측정기기 분야에서 여러 개의 아날로그 입력 신호를 동시에 디지털 신호로 변환하는 기술 요구가 늘어나고 있다. 기존 단일 또는 2개의 체널 방식을 이용하여 여러 개의 아날로그 신호를 처리하는 방식에서는 하드웨어 크기와 전력소모 면에서 응용 제한을 받게 된다. 본 논문에서는 여러 개의 아날로그 입력을 동시에 받아서, 각각에 대한 24비트 디지털 신호를 출력하는 다채널 24비트 ADC 용 콤필터 설계 및 구현을 기술하였다. 제안된 콤필터의 기능은 매트랩 시뮬레이션과 FPGA 테스트 보드로 검증하였다. SK 하이닉스 0,35㎛ CMOS 표준 공정을 이용하여 칩으로 제작하였다. 미분기/적분기 사용 또는 FIR 구조의 기존 방식과 성능, 칩 면적을 비교하였다. 제안된 콤필터는 6개 이상의 다채널 아날로그 입력, 저 전력 소모, 작은 하드웨어 크기를 요구하는 IoT 제품과 의료 측정기기 활용이 예상된다.
네트워크와 IT산업의 급속한 발전과 더불어 정보통신에 대한 관심이 매우 커지고 있다. 정보통신 분야에서는 주로 디지털 신호가 사용되므로 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여야 한다. 그러나 음성이나 영상과 같은 자연상태의 아날로그 신호가 디지털 신호로 변환될 때 발생하는 왜곡을 제거하는 것은 매우 어려운 과정이다. 원음 또는 각자 취향에 맞는 음질을 발생시키기 위해서 기존의 오디오 그래픽 이퀄라이저는 매우 복잡한 과정을 통하여 고차의 필터 계수 및 이득을 계산하였다. 그러므로 이러한 요구사항을 만족시키기 위해서 는 시스템이 복잡하여 경제성이 떨어지고 타 시스템 내부에 장착할 수가 없었다. 본 논문에서는 오디오 음질의 개선과 시스템 성능향상 및 내부 장착이 가능한 새로운 디지털 오디오 그래픽 이퀄라이저를 설계하였다. 또한 필터 계수 및 이득을 자동으로 처리함으로써 실시간 처리가 가능하고 음질이 향상되도록 하였다.
본 논문에서는 수중에서 송신 빔 형성기를 이용한 고속 데이터 전송 기법을 연구하였다. 또한 범용 디지털 신호처리 프로세서와 다수의 디지탈-아날로그 변환기를 이용한 시험용 송신단을 설계 및 구현하였으며, 구현된 시스템을 이용하여 수조에서 실험을 수행하여 그 성능을 분석하였다. 이때 실험 과정을 단순화하기 위하여 채널 코딩 및 등화기 (equalizer) 등과 같은 과정은 생략하였고, 간장 간단한 디지털 통신 변조 기법인 OOK(On-Off keying) 기법을 사용하였다. 실험 결과 5개의 하이드로폰 송신 어레이를 사용한 경우에 1개만 사용했을 때보다 오차율 10/sup -2/을 기준으로 전송 속도가 약 3배 향상되었으며, 실험에 사용된 수조에서 음성 신호 전송을 위해 400 bps 정도까지 가능함을 확인하였다.
본 논문에서는 강인 디지털 제어기를 통한 스마트 스페이스의 안정도에 대해 논의하고자 한다. 제안된 제어기 설계 방법은 지능형 디지털 재 설계 기법을 적용하는 것이다. 좀 더 구체적으로, 불확실성 및 비선형성이 포함된 아날로그 시스템을 Takagi-Sugeno 퍼지 모델을 사용하여 나타낸다. 그리고 전역적 지능형 디지털 재 설계를 위하여 해당 문제를 볼록 최적화 관점으로 변환 한 후, 에러가 가질 수 있는 놈의 영역을 최소화하여 상태 정합을 이루고자 하였다. 전역적 접근을 통해 정리된 식은 선형 행렬 부등식으로 나타나게 된다. 마지막으로, 설계된 제어기를 HVAC (Heating, ventilating, and air conditioning) 시스템에 적용함으로써 효율성을 입증하고자 한다.
반도체 기술의 발달과 더불어 디지털 신호 기억회로는 매우 빠른 속도로 발달되었다. 그러나 수 GHz 이상의 높은 고주파 신호를 저장하였다가 복재하는 것은 매우 어려운 기술이다. 고주파 신호의 복재를 위해서 과거에는 신호 감쇄가 적은 고주파 케이블을 일정한 길이로 감아서 시간지연을 시키는 아날로그 방식의 고주파 신호 저장회로가 사용되었으나, 신호 샘플링 및 광대역 신호 변환기 등이 발전되면서 고주파 신호를 고속으로 샘플링 한 뒤 디지털 회로에 저장 한 후에 필요시 고주파 신호를 복재하는 기술이 가능해 쳐다. 본 논문에서는 주파수 대역이 3 옥타브 이상 되는 광대역 고주파 신호를 저장하고 복재할 때 샘플링 주파수에 따른 특성을 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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