거리측정 시스템에서 사용되는 시간-디지털 변환회로는 시작신호와 멈춤신호 사이의 시간 간격을 이용하여 거리를 측정한다. 응답속도를 고려한 시간 간격은 일반적으로 카운터 회로를 이용하여 디지털 정보로 변환한다. 그러므로 정밀도 향상을 위해서는 높은 주파수의 클록 신호가 요구되며, 미세 거리의 측정을 위해서도 높은 주파수의 클록 신호가 필요하다. 본 논문에서는 동일한 주파수를 사용하면서도 거리 측정의 정밀도를 높이기 위한 카운터 회로를 설계하였다. 회로의 설계는 0.18㎛ CMOS 공정을 이용하였으며, 설계된 회로의 동작은 HSPICE 시뮬레이션을 통하여 확인하였다. 시뮬레이션 결과 일반적인 카운터 회로를 사용한 경우에 비해 4배의 향상된 정밀도를 얻을 수 있었다.
이 논문은 PLL주파수 합성기의 루프 대역폭보다 높은 주파수에서 낮은 주파수까지 변화하는 신호에 대한 주파수 변조가 일정한 최대 주파수 편이를 갖도록 하는 단순하면서도 저가의 새로운 주파수 변조회로를 소개하였다. 이 주파수 변조회로는 PLL 안에서의 주파수에 따른 루프 필터의 궤환량을 보상하도록 설계되었고 최대주파수 편이값 조절과 루프와의 상호 간섭을 제거할 수 있도록 설계되었다. 또한 기존의 스펙트럼 분석기로 $\Delta$f(최대 주파수 편이)또는 $\beta$(변조 지수)를 측정하는 방법은 협대역 주파수 변조에서만 유용하여 광대역 주파수에서 측정할 수 있도록 새로운 측정방법을 제안하고 변조 신호 발생기를 이용하여 정확성을 확인하였다. 이런 한 방법으로 설계하여 제작한 회로를 측정하여 기대한 일정한 최대 주파수 편이를 가지는 것을 확인하였다.
마그네트론을 이용하여 송신 펄스를 발생하는 레이다에서 위상을 측정하기 위해서는 송신주파수의 변화에 대해서도 안정된 중간주파수를 발생할 수 있도록 STALO(Stable Local Oscillator)의 주파수를 조정하여야 한다. 레이다 수신기의 AFC(Automatic Frequency control) 회로는 마그네트론에서 발생하는 송신주파수와 STALO의 국부발진주파수를 비교하여 일정한 중간주파수가 발생하도록 STALO 주파수를 제어한다. 본 논문에서는 안정된 중간주파수를 발생하기 위한 AFC 회로를 설계, 제작하였으며, 주파수 변화를 검출하여 비교하는 아날로그 부분과 STALO에 주파수 제어신호를 공급하는 디지털 부분을 개발하였다.
한국지진공학회 1998년도 춘계 학술발표회 논문집 Proceedings of EESK Conference-Spring 1998
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pp.220-225
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1998
레이다를 이용한 콘크리트 구조믈의 지진으로 인한 손상도를 파악하기 위해, 콘크리트의 전자기적 특성(dielectric properties)을 레이다 작용 주파수 대역인 200MHz에서 6GHz 영역까지 측정하였다. 이의 측정을 위해 실험실에서 콘크리트의 전자기적 특성 계측을 가능하게 하는 회로망분석기(network analyser)를 사용하였다. 콘크리트의 전자기적 특성은 open-ended coaxial probe를 회로망 분석기에 연결하여 측정하였고, 실험전 측정값을 보정(calibration)하는 기법을 찾아내었다. 주파수의 변화와 함께 콘크리트 시편안에 포함된 수분의 양을 조절함으로써, 실제 콘크리트 구조물이 가질 수 있는 상태를 시편을 통해 측정하였다. 측정결과는 콘크리트의 전자기적 특성이 주파수와 수분함량에 따라 변하는 것을 보여주었으며, 이는 레이다를 이용한 콘크리트 구조물의 지진 손상도 파악 방법 개발에 필요한 자료를 제공하였다.
MEMS 각속도계에서 일정한 크기와 주파수를 가지는 진동을 주기 위한 공진기 회로는 각속도계의 성능에 가장 큰 영향을 미친다. 특히 공진기 회로에서 기계구조물의 미세한 진동에 의해 발생되는 수 pico-coulomb의 전하를 증폭하는 전하증폭기와 feedback된 신호를 안정된 크기로 만들어 주는 AGC(Automatic Gain Control) 회로의 정밀도가 MEMS 각속도계의 정밀도를 결정짓는다. 본 논문에서는 전하증폭기의 실제적인 회로의 등가 회로 출력 공식을 실험을 통하여 확인하였고, 입력 신호의 주파수가 MEMS 각속도계의 설계 공진 주파수인 30kHz일 때 0.15 pC 단위까지 측정 가능함을 확인하였다. AGC회로의 경우 simulation을 통하여 동작을 확인하였고, 실제 AGC 회로를 제작하여 실험한 결과, 오실로스코프로 확인하기 어려울 정도로 안정된 출력을 얻었다.
이 논문에서는 실리콘 기판 등가 회로 모델과 새로운 모델 파라미터 추출 방법을 보인다. 등가 회로 모델을 해석함으로써 회로 블록 사이의 기판 커플링 특성을 고찰하고, 커플링의 크기를 회로 동작 주파수와 특성 주파수(시스템의 폴과 제로 주파수)를 사용하여 분석함으로써 기판 커플링의 물리적 특성을 정량적으로 해석하였다. 제안된 등가회로 모델과 모델 파라미터 추출 방법의 정확성과 타당성을 실험적으로 검증하기 위하여 표준 CMOS 공정을 사용하여 다양한 거리와 기판 저항, 그리고 가드링 구조를 갖는 테스트 패턴을 설계, 제작하고 100 MHz-20 GHz 주파수 영역에서 측정하였다. 그리고 실리콘 기판 등가 회로 모델 을 사용하여 HSPICE를 사용하여 시뮬레이션하고 그 결과를 측정 결과와 비교함으로써 제안된 회로 모델과 파라미터 추출 방법의 정확성을 보였다. 따라서 등가 회로 모델과 파라미터 추출 방법은 정확한 혼성 신호 회로 디자인과 효과적인 시스템의 성능 검증에 유용하게 사용될 수 있다.
본 논문에서는 IMT-2000용 AB급 대전력 증폭기를 설계 및 제작하였다. 전력증폭기의 주파수 대역은 IMT-2000용 순방향 주파수인 2110MHz-2170MHz에서 AB급으로 동작하도록 하였고, 고효율성과 우수한 선형성 소자인 LDMOSFET를 사용하였다. 설계 특성에 맞는 최적부하를 찾아 마이크로 스트립 회로로 입력 및 출력 정합 회로를 구현하였다 임피던스 정합 방법으로는 소자를 실제 측정상태에서 입력단과 출력단에 튜너를 삽입하고 기본 주파수에서 최대 출력상태를 만족하는 임피던스를 튜너로 구현한 후, 튜너를 제거하고 튜너의 입력 임피던스를 Network Analyzer로 측정하여 최적 부하 임피던스를 추출하는 로드풀 방법을 사용하였다. 대전력 증폭기의 측정결과로는 2-톤 인가시 40.57dBm의 출력결과를 얻을 수 있었고 30.61dBc의 상호 혼변조 특성을 확인하였으며, 원신호의 하모닉(Hamonic) 주파수 성분과는 21.46dBc의 차이를 보였다.
본 논문에서는 CMOS로 구현된 3.3V 8-bit 200MSPS의 Folding / Interpolation 구조의 A/D 변환기를 제안한다. 회로에 사용된 구조는 FR(Folding Rate)이 8, NFB(Number of Folding Block)가 4, Interpolation rate 이 8이며, 분산 Track and Hold 구조를 회로를 사용하여 Sampling시 입력주파수를 Hold하여 높은 SNDR을 얻을 수 있었다. 고속동작과 저 전력 기능을 위하여 향상된 래치와 디지털 Encoder를 제안하였고 지연시간 보정을 위한 회로도 제안하였다. 제안된 ADC는 0.35㎛, 2-Poly, 3-Metal, n-well CMOS 공정을 사용하여 제작되었으며, 유효 칩 면적은 1070㎛×650㎛ 이고, 3.3V전압에서 230mW의 전력소모를 나타내었다. 입력 주파수 10MHz, 샘플링 주파수 200MHz에서의 INL과 DNL은 ±1LSB 이내로 측정되었으며, SNDR은 43㏈로 측정되었다.
본 논문에서는 표준 메모리 공정에 구현 가능한 주파수 적응성을 갖는 부지연 회로의 설계기법에 대해 제안한다. 제안하는 설계기법은 기본적으로 아날로그 SMD (synchronous mirror delay) 형태의 부지연 회로로서 입력클록의 주기와 구현하고자 하는 부의 지연 시간의 차이에 해당하는 시간을 아날로그 회로의 개념으로 측정하고 다음 번 주기에서 반복한다. 출력클록의 발생과 관련되는 부수적인 지연을 측정단의 앞 단인 지연모델 단에서 상쇄하는 기존의 SMB 기법과는 달리, 반복단에서 상쇄하는 새로운 기법을 통하여 넓은 부지연 범위를 구현하여 특히 고속동작에서의 부지연 특성을 원할하게 한다. 또한 넓은 범위의 주파수 동작범위를 구현하기 위해 해당하는 주파수 범위에서 아날로그 회로가 최적의 동작 조건을 갖추도록 하기 위한 새로운 주파수 감지기 및 최적조건 설정기법을 제안한다. 제안된 회로의 응용으로서 초고속 DRAM인 DDR SDRAM에 적용하는 예를 보였으며, 0.6㎛ n-well double-poly double-metal CMOS 공정을 사용하여 모의실험 함으로써 그 유용성을 입증한다.
본 연구에서는 전기 자동차용 DC/DC converter 회로의 전도성/복사성 방사 분석 결과를 제시하고 있다. 일반적으로 사용되는 MPQ4433 칩을 이용한 전력 변환회로의 EMI 특성을 개선하기 위해 주파수 확산 회로를 적용하였다. TLV3201칩을 사용한 주파수 확산 회로가 설계되어 전력변환 회로에 적용되었다. EMI 시뮬레이션을 통해 최적의 PCB 제작되었으며, 제작된 회로를 이용하여 원거리 방사, 근거리 전도 및 복사 방출에 대한 시뮬레이션과 측정 결과가 제시되었다. 전도 및 방사 방출은 CISPR 25의 표준화 된 시험 절차에 따라 측정되었으며 주파수 확산이 적용된 경우에 EMI 특성이 약 20% 개선되는 결과를 얻었다. 본 연구에서 제안 된 주파수 확산을 이용한 EMI 저감 기술은 자동차용 전력 컨버터 모듈의 설계에 처음 적용되었으며 향후 EMI 개선에 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 예상된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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