• 대한전자공학회논문지SD
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• 제42권1호
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• pp.47-55
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• 2005

본 논문에서는 각종 고성능 디스플레이 등 주로 고속에서 저전력과 소면적을 동시에 요구하는 시스템 응용을 위한 임베디드 코어 셀로서의 8b 240 MS/s CMOS A/D 변환기 (ADC)를 제안한다. 제안하는 ADC는 아날로그 입력, 디지털 출력 및 전원을 제외한 나머지 모든 신호는 칩 내부에서 발생시켰으며, 본 설계에서 요구하는 240 MS/s 사양에서 면적 및 전력을 동시에 최적화하기 위해 2단 파이프라인 구조를 사용하였다. 특히 입력 단에서 높은 입력 신호 대역폭을 얻기 위해 개선된 부트스트래핑기법을 제안함과 동시에 잡음 성능을 향상시키기 위해 제안하는 온-칩 전류/전압 발생기를 온-칩 RC 저대역 필터와 함께 칩 내부에 집적하였으며, 휴대 응용을 위한 저전력 비동작 모드 등 각종 회로 설계 기법을 적절히 응용하였다. 제안하는 시제품 ADC는 듀얼모드 입력을 처리하는 DVD 시스템의 핵심 코어 셀로 집적되었으며, 성능 검증을 위해 0.18um CMOS 공정으로 별도로 제작되었고, 측정된 DNL과 INL은 각각 0.49 LSB, 0.69 LSB 수준을 보여준다. 또한, 시제품측정 결과 240 MS/s 샘플링 속도에서 최대 53 dB의 SFDR을 얻을 수 있었고, 입력 주파수가 Nyquist 입력인 120 MHz까지 증가하는 동안 38 dB 이상의 SNDR과 50 dB 이상의 SFDR을 유지하였다. 시제품 ADC의 칩 면적은 1.36 ㎟이며, 240 MS/s 에서 측정된 전력 소모는 104 mW이다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권4호
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• pp.27-35
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• 2008

본 논문에서는 고해상도와 높은 신호처리속도, 저전력 및 소면적을 동시에 요구하는 Software Defined Radio (SDR) 시스템 응용을 위한 14비트 150MS/s 0.13um CMOS ADC를 제안한다. 제안하는 ADC는 고해상도를 얻기 위한 특별한 보정 기법을 사용하지 않는 4단 파이프라인 구조로 설계하였고, 각 단의 샘플링 커패시턴스와 증폭기의 입력 트랜스컨덕턴스에 각각 최적화된 스케일링 계수를 적용하여 요구되는 열잡음 성능 및 속도를 만족하는 동시에 소모되는 전력을 최소화하였다. 또한, 소자 부정합에 의한 영향을 줄이면서 14비트 이상의 해상도를 얻기 위해 MDAC의 커패시터 열에는 인접신호에 덜 민감한 3차원 완전 대칭 구조의 레이아웃 기법을 제안하였으며, 온도 및 전원 전압에 독립적인 기준 전류 및 전압 발생기를 온-칩 RC 필터와 함께 칩 내부에 집적하고 칩 외부에 C 필터를 추가로 사용하여 스위칭 잡음에 의한 영향을 최소화하였고, 선택적으로 다른 크기의 기준 전압 값을 외부에서 인가할 수 있도록 하였다. 제안하는 시제품 ADC는 0.13um 1P8M CMOS 공정으로 제작되었으며, 측정된 DNL 및 INL은 14비트 해상도에서 각각 최대 0.81LSB, 2.83LSB의 수준을 보이며, 동적 성능은 120MS/s와 150MS/s의 동작 속도에서 각각 최대 64dB, 61dB의 SNDR과 71dB, 70dB의 SFDR을 보여준다. 시제품 ADC의 칩 면적은 $2.0mm^2$ 이며 전력 소모는 1.2V 전원 전압에서 140mW이다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권3호
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• pp.60-68
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• 2008

본 논문에서는 10비트 해상도를 가지면서 0.5V부터 1.2V까지의 전원 전압에서 10MS/s 이상 100MS/s 까지 재구성이 가능한 저전력 2단 파이프라인 ADC를 제안한다. 제안하는 ADC는 0.5V의 전원 전압 조건에서도 10비트 해상도를 얻기 위해 입력단 SHA 회로에는 낮은 문턱 전압을 가지는 소자를 사용한 게이트-부트스트래핑 기법 기반의 샘플링 스위치를 사용하였으며, SHA 회로와 MDAC 회로에 사용된 증폭기에도 넓은 대역폭을 얻기 위해 입력단에는 낮은 문턱 전압을 가지는 소자를 사용하였다. 또한 온-칩으로 집적된 조정 가능한 기준 전류 발생기는 10비트의 해상도를 가지고, 넓은 영역의 전원 전압에서 동작할 수 있도록 증폭기의 정적 및 동적 성능을 최적화시킨다. MDAC 회로에는 커패시터 열의 소자 부정합에 의한 영향을 최소화하기 위해서 인접신호에 덜 민감한 전 방향 대칭 구조의 레이아웃 기법을 제안하였다. 한편, flash ADC 회로 블록에는 비교기에서 소모되는 전력을 최소화하기 위해 스위치 기반의 바이어스 전력 최소화 기법을 적용하였다. 시제품 ADC는 0.13um CMOS 공정으로 제작되었으며, 측정된 최대 DNL 및 INL은 각각 0.35LSB 및 0.49LSB 수준을 보인다. 또한, 0.8V의 전원 전압 60MS/s의 동작 속도에서 최대 SNDR 및 SFDR이 각각 56.0dB, 69.6dB이고, 19.2mW의 전력을 소모하며, ADC의 칩 면적은 $0.98mm^2$이다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제44권10호
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• pp.1-6
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• 2007

UHF RFID 태그에 내장하여, 유비쿼터스 센서 네트워크의 구성 기초 소자로 활용 가능한 온도센서 회로를 제안하였다. UHF RFID 내장을 위해 1.5 V 이하의 저전압, 5 uW의 동작 소비 전력소비, $0.1\;^{\circ}C/bit$의 해상도를 설계 목표로 하였다. 온도센서의 구성은 PTAT 전류 발생기, 기준 전류와 전압 발생 회로, 시그마 델타 변환기, 디지털 카운터로 구성되어 있다. 제안된 온도센서는 $0.1\;^{\circ}C/bit$의 해상도를 목표로 설계하였지만, 시뮬레이션에서는 11-bit 출력에서 최대 $0.23\;^{\circ}C/bit$의 해상도를 얻을 수 있었다. 0.25 um CMOS 공정을 설계 및 제작하였고, 전원 전압은 1.5 V, 칩의 면적은 $0.32\;{\times}\;0.22\;mm$이고 동작주파수는 2 MHz이다. 제작된 온도센서의 해상도를 측정한 결과 8-bit 출력에서 평균 $4\;^{\circ}C/bit$로 측정되었다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제24권4호
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• pp.1-9
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• 2010

LED구동회로및 제어회로를 개발하였다. 개발된 LED구동회로는 새로운 PWM회로를 가지고 있으며 LED열의 디밍, 전류 및 온도제어 및 통신 기능을 할 수 있다. 개발된 PWM회로는 기본적인 디지털 논리소자를 사용하여 만들어 질 수 있는 두 개의 링 발진기와 한 개의 카운터로 구성되어 있다. 부가적으로 이 회로는 온-오프 제어 모드, 비상모드, 전력절감모드를 가지고 있으며 직열통신을 이용해서 제어된다. 설계 된 PWM 발생기와 제어회로는 마그나칩/하이닉스의 디지털 공정을 이용하여 제작되었다. 제작된 칩은 LED구동장치와 제어기 보드에 장착되어 테스트 되었으며 성공적으로 동작하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권3호
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• pp.77-85
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• 2008

본 논문에서는 TFT-LCD 디스플레이 및 디지털 TV 시스템 응용과 같이 고속으로 동작하며 고해상도, 저전력 및 소면적을 동시에 요구하는 고화질 영상시스템 응용을 위한 12비트 130MS/s 108mW $1.8mm^2$ 0.18um CMOS ADC를 제안한다. 제안하는 ADC는 3단 파이프라인 구조를 사용하여 고해상도와 높은 신호처리 속도에서 전력 소모 및 면적을 최적화하였다. 입력단 SHA 회로에는 Nyquist 입력에서도 12비트 이상의 정확도로 신호를 샘플링하기 위해 게이트-부트스트래핑 회로를 적용함과 동시에 트랜스컨덕턴스 비율을 적절히 조정한 2단 증폭기를 사용하여 12비트에 필요한 높은 DC 전압 이득과 충분한 위상 여유를 갖도록 하였으며, MDAC의 커패시터 열에는 높은 소자 매칭을 얻기 위하여 각각의 커패시터 주위를 공정에서 제공하는 모든 금속선으로 둘러싸는 3차원 완전 대칭 구조를 갖는 레이아웃 기법을 적용하였다. 한편, 제안하는 ADC에는 전원 전압 및 온도에 덜 민감한 저전력 기준 전류 및 전압 발생기를 온-칩으로 집적하여 잡음을 최소화하면서 시스템 응용에 따라 선택적으로 다른 크기의 기준 전압 값을 외부에서 인가할 수 있도록 하였다. 제안하는 시제품 ADC는 0.18um n-well 1P6M CMOS 공정으로 제작되었으며, 측정된 DNL 및 INL은 12비트 해상도에서 각각 최대 0.69LSB, 2.12LSB의 수준을 보이며, 동적 성능으로는 120MS/s와 130MS/s의 동작 속도에서 각각 최대 53dB, 51dB의 SNDR과 68dB, 66dB의 SFDR을 보여준다. 시제품 ADC의 칩 면적은 $1.8mm^2$이며 전력 소모는 1.8V 전원 전압과 130MS/s에서 108mW이다.

• 한국통신학회논문지
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• 제35권7B호
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• pp.1081-1090
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• 2010

본 논문에서는 900MHz 대역 RFID 수동형 태그 전치부를 설계 및 구현하고 측정을 통해 검증하였다. 문턱전압(threshold voltage) 제거 회로 구조의 전압 체배기, 전류를 이용한 복조 회로, 온도 및 공정 보상회로를 포함한 EPC Global Class-1 Generation-2 UHF RFID 프로토콜에 만족하는 클록 발생기 구조로 주요 블록을 설계하였으며, 전력차단 회로를 추가하여 동작의 안정성에 중점을 두었다. PWM(Pulse Width Modulation)을 이용한 변조기 구조로 입력단의 용량성 임피던스 부하 변조 방식을 이용하여 변조 동작을 검증하였다. 성능 검증을 위해 평가 보드에 CPLD(Complex Programmable Logic Device)를 삽입하여 디지털 신호 처리부의 기능을 통해 기본적인 태그 명령을 처리할 수 있도록 하여 설계된 태그 칩과 더불어 전체 태그 동작을 검증하였다. 삼성 0.18um CMOS 공정을 이용하여 설계하였고, 인식거리는 1.5m내에 안정적인 동작이 가능하다. 15~100% 변조율의 신호를 복조하며, 온도 및 공정에 변화에 대해 9.6% 이하의 오차를 가진 클록을 생성하였으며, 1m 거리에서 평균 소모전력은 약 71um이다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제43권12호
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• pp.55-64
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• 2006

본 설계에서는 무선 랜 등 최첨단 무선 통신 및 고급영상 처리 시스템과 같이 고해상도와 높은 신호처리속도, 저전력 및 소면적을 동시에 요구하는 고성능 집적시스템 응용을 위해 기존의 보정기법을 사용하지 않는 14b 70MS/s 0.13um CMOS A/D 변환기(Analog-to-Digital Converts- ADC)를 제안한다. 제안하는 がU는 중요한 커패시터 열에 인접신호에 덜 민감한 3차원 완전 대칭 구조의 레이아웃 기법으로 소자 부정합에 의한 영향을 최소화하였고, 3단 파이프라인 구조로 고해상도와 높은 신호처리속도와 함께 전력 소모 및 면적을 최적화하였다. 입력 단 SHA 회로에는 Nyquist 입력에서도 14비트 이상의 정확도로 신호를 샘플링하기 위해 게이트-부트스트래핑 (gate-bootstrapping) 회로를 적용함과 동시에 트랜스컨덕턴스 비율을 적절히 조정한 2단 증폭기를 사용하여 14비트에 필요한 높은 DC전압 이득을 얻음과 동시에 충분한 위상 여유를 갖도록 하였으며, 최종 단 6b flash ADC에는 6비트 정확도 구현을 위해 2단 오픈-루프 오프셋 샘플링 기법을 적용하였으며, 기준 전류 및 전압 발생기는 온-칩으로 집적하여 잡음을 최소화하면서 필요시 선택적으로 다른 크기의 기준 전압 값을 외부에서 인가할 수 있도록 하였다. 제안하는 시제품 ADC는 0.13um CMOS 공정으로 요구되는 2.5V 전원 전압 인가를 위해 최소 채널길이는 0.35um를 사용하여 제작되었으며, 측정된 DNL 및 INL은 14비트 해상도에서 각각 0.65LSB, 1.80LSB의 수준을 보이며, 70MS/s의 샘플링 속도에서 최대 SNDR 및 SFDR은 각각 66dB, 81dB를 보여준다. 시제품 ADC의 칩 면적은 $3.3mm^2$이며 전력 소모는 2.5V 전원 전압에서 235mW이다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제43권12호
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• pp.47-54
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• 2006

본 논문에서는 초광대역 통신시스템 응용을 위한 이중채널 6b 1GS/s A/D 변환기 (ADC)를 제안한다. 제안하는 ADC는 IGS/s의 신호처리속도에서 전력, 칩 면적 및 정확도를 최적화하기 위해 인터폴레이션 기반의 6b 플래시 ADC 회로로 구성되며, 입력 단에 광대역 열린 루프 구조의 트랙-앤-홀드 증폭기를 사용하였으며, 넓은 입력신호범위를 처리하기 위한 이중입력의 차동증폭기와 함께 래치 단에서의 통상적인 킥-백 잡음 최소화기법 등을 적용한 비교기를 제안하였다. 또한, CMOS 기준 전류 및 전압 발생기를 온-칩으로 집적하였으며, 디지털 출력에서는 새로운 버블 오차 교정회로를 제안하였다. 본 논문에서 제안하는 ADC는 0.18um 1P6M CMOS 공정으로 제작되었으며, 1GS/s의 동작속도에서 SNDR 및 SFDR은 각각 최대 30dB, 39dB를 보이며, 측정된 시제품 ADC의 DNL 및 INL은 각각 1.0LSB, 1.3LSB 수준을 보여준다. 제안하는 이중채널 ADC의 칩 면적은 $4.0mm^2$이며, 측정된 소모 전력은 1.8V 전원 전압 및 1GS/s 동작속도에서 594mW이다.

• 전자공학회논문지
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• 제50권7호
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• pp.122-130
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• 2013

본 논문에서는 주로 고속 디지털 통신시스템 응용을 위해 고해상도, 저전력 및 소면적을 동시에 만족하는 45nm CMOS 공정으로 제작된 4단 파이프라인 구조의 12비트 100MS/s ADC를 제안한다. 입력단 SHA 회로에는 높은 입력 주파수를 가진 신호가 인가되어도 12비트 이상의 정확도로 샘플링할 수 있도록 게이트-부트스트래핑 회로가 사용된다. 입력단 SHA 및 MDAC 증폭기는 요구되는 DC 이득 및 높은 신호스윙을 얻기 위해 이득-부스팅 구조의 2단 증폭기를 사용하며, 넓은 대역폭과 안정적인 신호정착을 위해 캐스코드 및 Miller 주파수 보상기법을 선택적으로 적용하였다. 채널길이 변조현상 및 전원전압 변화에 의한 전류 부정합을 최소화하기 위하여 캐스코드 전류 반복기를 사용하며, 소자의 부정합을 최소화하기 위하여 전류 반복기와 증폭기의 단위 넓이를 통일하여 소자를 레이아웃 하였다. 또한, 제안하는 ADC에는 전원전압 및 온도 변화에 덜 민감한 저전력 기준 전류 및 전압 발생기를 온-칩으로 집적하는 동시에 외부에서도 인가할 수 있도록 하여 다양한 시스템에 응용이 가능하도록 하였다. 제안하는 시제품 ADC는 45nm CMOS 공정으로 제작되었으며 측정된 DNL 및 INL은 각각 최대 0.88LSB, 1.46LSB의 값을 가지며, 동적성능은 100MS/s의 동작속도에서 각각 최대 61.0dB의 SNDR과 74.9dB의 SFDR을 보여준다. 시제품 ADC의 면적은 $0.43mm^2$ 이며 전력소모는 1.1V 전원전압 및 100MS/s 동작속도에서 29.8mW이다.