• 전기전자학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.87-93
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• 2015

본 논문에서는 디지털 패스가 없는 연산증폭기 공유 기법을 이용한 $145{\mu}W$, 87dB SNR을 갖는 저전력 3차 Sigma-Delta 변조기를 제안한다. 기존 구조는 아날로그와 디지털 패스를 사용한 구조로 첫 번째 적분기의 계수가 작다는 단점을 지연된 피드포워드 패스를 추가하여 개선하였다. 제안한 구조는 디지털 패스를 제거하여 첫 번째 적분기의 계수를 크게 하였고 연상증폭기 공유 기법을 이용하여 전력소모가 기준 구조보다 적다. 전원전압 1.8V, 신호대역폭 20KHz, 샘플링 주파수 2.8224MHz 조건에서 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정을 이용하여 제안한 구조의 시뮬레이션한 결과, SNR(Signal to Noise Ratio)은 87dB, 전력소비는 $145{\mu}W$이다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권8호
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• pp.56-63
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• 2010

본 논문에서는 DVB-H, DVB-T, SDMB 및 TDMB 응용과 같이 고해상도, 저전력 및 소면적을 동시에 요구하는 모바일 영상 시스템 응용을 위한 12비트 100MS/s 0.13um CMOS ADC를 제안한다. 제안하는 ADC는 3단 파이프라인 구조를 사용하여 고해상도 및 높은 신호처리속도와 함께 전력 소모 및 면적을 최적화하였다. 첫 번째 및 두 번째 MDAC 사이에 적용된 증폭기 공유기법은 기존의 증폭기 공유 시 입력 단을 리셋하지 않아 발생하였던 메모리 효과를 제거하기 위해 두개의 입력 단을 사용하였으며, 위상 일부가 중첩된 클록을 사용하여 스위칭 동안 발생하는 글리치를 최소화하여 출력 신호의 정착 시간 지연 문제를 줄였다. 마지막 단으로 사용되는 6비트 FLASH ADC에는 효과적인 2단 기준 전압 선택 기법을 적용하여 소비되는 전력 소모 및 면적을 줄였다. 제안하는 ADC는 0.13um 1P7M CMOS 공정으로 제작되었으며, 면적은 0.92 $mm^2$이고, 측정된 DNL 및 INL은 각각 0.40LSB, 1.79LSB의 최대값을 갖으며, 동적성능은 100MS/s의 동작속도에서 각각 최대 60.0dB의 SNDR과 72.4dB의 SFDR을 보여준다. 전력 소모는 1.0V 전원 전압 및 100MS/s 동작속도에서 24mW이며, FOM은 0.29pJ/conv.으로 최근까지 발표된 12비트 100MS/s급 ADC 중에서 가장 우수한 성능을 보여준다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제46권4호
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• pp.53-63
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• 2009

본 논문에서는 IEEE 802.11n 표준과 같은 근거리 무선통신망 응용을 위한 10비트 100MS/s 27.2mW $0.8mm^2$ 0.18um CMOS ADC를 제안한다. 제안하는 ADC는 고속 동작에 적합한 3단 파이프라인 구조를 기반으로 제작되었으며 각단에 공통적으로 사용되는 증폭기, 프리앰프 및 저항열을 최대한 효율적으로 공유함으로써 전력 소모 및 면적을 최소화하였다. 첫 번째 MDAC과 두 번째 MDAC에는 스위치 저항과 메모리 효과가 없는 증폭기 공유기법을 사용하였고, 세 개의 4비트 flash ADC에는 단 하나의 저항열만을 사용하는 동시에 두 번째 flash ADC와 세 번째 flash ADC에는 프리앰프를 공유하여 전력 소모와 면적을 최소화하였다. 보간 기법을 사용하여 요구되는 프리앰프의 수를 반으로 줄였으며, 프리앰프의 공유 및 보간 기법으로 인한 영향을 최소화하기 위해 낮은 킥-백 잡음을 갖는 비교기를 추가로 제안하였다. 제안하는 시제품 ADC는 0.18um 1P6M CMOS 공정으로 제작되었으며, 측정된 DNL 및 INL은 10비트 해상도에서 각각 최대 0.83LSB와 1.52LSB의 수준을 보이며, 동적 성능으로는 100MS/s의 동작 속도에서 각각 52.1dB의 SNDR과 67.6dB의 SFDR을 갖는다. 시제품 ADC의 칩 면적은 $0.8mm^2$이며 전력 소모는 1.8V 전원 전압을 인가하였을 때 100MS/s에서 27.2mW이다.

• 전기전자학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.275-283
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• 2013

본 논문에서는 8bit 10Ms/s CMOS Folding and Interpolation ADC를 제안한다. 회로에 사용한 구조는 FR(Folding Rate)이 3, NFB(Number of Folding Block)가 4, IR(Interpolation rate)이 8이며, 제안된 전치 증폭기(Preamplifier) 공유 기법을 회로에 사용하여 같은 구조에서 요구하는 전치 증폭기 수를 절반으로 줄여서 전력소모와 유효면적을 줄이도록 설계하였다. 제안된 ADC는 0.35[um] CMOS 디지털 공정을 사용하여 제작하였고, 유효칩 면적은 3.8[$mm^2$] ($1.8[mm]{\times}2.11[mm]$) 이고, 3.3[V], 샘플링 주파수 10[MHz]에서 20[mA]의 DC 전류소모를 나타내었다. INL은 -0.57, +0.61 [LSB], DNL은 -0.4, +0.51 [LSB]으로 측정되었고, 주파수 100[kHz] 정현파 입력신호에서 SFDR은 48.9[dB], SNDR은 47.9[dB](ENOB 7.6b)로 측정되었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.499-508
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• 2017

본 논문에서는 이중 대역 송신시스템에서 비선형 전력증폭기를 선형화하기 위한 새로운 디지털 전치왜곡 기법을 제안한다. 기존의 시스템에서는 자기 대역의 비선형뿐만 아니라 타 대역간의 비선형을 보상하기 위해 두 개의 피드백 경로가 요구되는데 이는 하드웨어의 복잡도와 비용을 증가시킨다. 반면 제안하는 전치왜곡 시스템은 한 개의 피드백 경로만을 사용한다. 따라서 기존 시스템에 비해 훨씬 간단한 구조를 가진다. 제안하는 기법은 전치왜곡 계수를 얻기 위해서 한 개의 피드백 경로를 공유하여 두 대역의 전력증폭기 특성을 먼저 추정하고 추정된 전력증폭기 특성으로부터 전치왜곡 계수를 얻는다. 컴퓨터 모의실험 결과에 따르면 제안된 방식은 두 개의 피드백 회로를 구성한 기존 방식과 대등한 선형화 성능을 보인다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제48권5호
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• pp.25-33
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• 2011

본 논문에서는 CIS 응용을 위해 제한된 폭을 가지는 10비트 50MS/s 0.13um CMOS 3단 파이프라인 ADC를 제안한다. 통상 CIS에 사용되는 아날로그 회로에서는 수용 가능한 조도 범위를 충분히 확보하기 위해 높은 전원전압을 사용하여 넓은 범위의 아날로그 신호를 처리한다. 그 반면, 디지털 회로에서는 전력 효율성을 위해 낮은 전원전압을 사용하므로 제안하는 ADC는 해당 전원전압들을 모두 사용하여 넓은 범위의 아날로그 신호를 낮은 전압 기반의 디지털 데이터로 변환하도록 설계하였다. 또한 2개의 잔류 증폭기에 적용한 증폭기 공유기법은 각 단의 증폭동작에 따라 전류를 조절함으로써 증폭기의 성능을 최적화 하여 전력 효율을 더욱 향상시켰다. 동일한 구조를 가진 3개의 FLASH ADC에서는 인터폴레이션 기법을 통해 비교기의 입력 단 개수를 절반으로 줄였으며, 프리앰프를 제거하여 래치만으로 비교기를 구성하였다. 또한 래치에 입력 단과 출력 단을 분리하는 풀-다운 스위치를 사용하여 킥-백 잡음으로 인한 문제를 최소화하였다. 기준전류 및 전압회로에서는 온-칩 저 전력 전압구동회로만으로 요구되는 정착시간 성능을 확보하였으며, 디지털 교정회로에는 신호특성에 따른 두 종류의 레벨-쉬프트 회로를 두어 낮은 전압의 디지털 데이터가 출력되도록 설계하였다. 제안하는 시제품 ADC는 0.35um thick-gate-oxide 트랜지스터를 지원하는 0.13um CMOS로 제작되었으며, 측정된 DNL 및 INL은 10비트에서 각각 최대 0.42LSB, 1.19LSB 수준을 보이며, 동적 성능은 50MS/s 동작속도에서 55.4dB의 SNDR과 68.7dB의 SFDR을 보인다. 시제품 ADC의 칩 면적은 0.53$mm^2$이며, 2.0V의 아날로그 전압, 2.8V 및 1.2V 등 두 종류의 디지털 전원전압에서 총 15.6mW의 전력을 소모한다.

• 센서학회지
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• 제26권1호
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• pp.60-65
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• 2017

This paper describes the low noise and low power IC using the opamp sharing technique for the capacitive micro-sensor sensing platform. The proposed IC reduces noise using correlated double sampling (CDS) and reduces power consumption using the opamp sharing technique. The IC is designed to be fully programmable, and can be digitally controlled by serial peripheral interface (SPI). The power consumption and the integrated input referred noise are 1.02 mW from a 3.3 V supply voltage and $0.164aF_{RMS}$ with a bandwidth of 400 Hz. The capacitive sensitivity, the input-output linearity and the figure of merits (FoM) are 2.5 mV/fF, 2.46 %FSO, and 8.4, respectively.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제10권8호
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• pp.1465-1470
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• 2006

본 논문에서는 단거리 무선 통신의 새로운 국제 표준으로 부상하고 있는 2.4 GHz ZigBee 응용을 위한 저전력 CMOS LNA(Low Noise Amplifier)를 설계하였다. 제안한 구조는 전류 재사용 기법을 이용한 2단 cascade구조이며 회로의 설계에서 TSMC $0.18{\mu}m$ CMOS 공정을 사용하였다. 전류 재사용단은 두 단의 증폭기 전류를 공유함으로써 LNA의 전력 소모를 적게 하는 효과를 얻을 수 있다. 본 논문에서는 LNA설계 과정을 소개하고 ADS(Advanced Design System)를 이용한 모의실험 결과를 제시하여 검증하였다. 모의실험 결과, 1.0V의 전압이 인가될 때 1.38mW의 매우 낮은 전력 소모를 확인하였으며 이는 지금까지 발표된 LNA 중 가장 낮은 값이다. 또한 13.83dB의 최대 이득, -20.37dB의 입력 반사 손실, -22.48dB의 출력 반사 손실 그리 고 1.13dB의 최소 잡음 지수를 보였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권3호
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• pp.69-76
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• 2008

본 논문에서는 가속도 센서 및 자이로 센서 등과 같이 고해상도 및 작은 면적과 적은 전력 소모를 동시에 요구하는 센서 인터페이스 응용을 위한 12비트 1kS/s 65uA 0.35um CMOS 알고리즈믹 A/D 변환기 (ADC)를 제안한다. 제안하는 ADC는 재순환 기법을 이용한 알고리즈믹 구조를 사용하여 샘플링 속도, 해상도, 전력 소모 및 면적을 최적화하였으며, 일반적인 열린 루프 샘플링 기법을 적용한 버전1과 오프셋 및 플리커 잡음을 제거하여 동적 성능을 향상시키기 위해 닫힌 루프 샘플링 기법을 적용한 버전2로 각각 제작되었다. 또한 SHA와 MDAC 회로에는 스위치 기반의 전력 최소화 기법과 바이어스 공유 기법이 적용된 2단 증폭기를 사용하여 면적과 전력 소모를 최소화시켰다. 한편, 저전력, 소면적 구현을 위한 개선된 기준 전류 및 전압 발생기를 온-칩으로 집적하였으며, 시스템 응용에 파라 선택적으로 다른 크기의 기준 전압 값을 외부에서 인가할 수 있도록 하였다. 제안하는 시제품 ADC는 0.35um 2P4M CMOS 공정으로 제작되었으며, 측정된 DNL 및 INL은 12비트 해상도에서 각각 최대 0.78LSB, 2.24LSB의 수준을 보이며, 동적 성능으로는 1kS/s의 동작 속도에서 버전1, 버전2 각각 최대 60dB, 63dB 수준의 SNDR과 70dB, 75dB 수준의 SFDR을 보여준다. 시제품 ADC의 칩 면적은 버전1, 버전2 각각 $0.78mm^2,\;0.81mm^2$ 이며 전력 소모는 2.5V 전원 전압과 1kS/s의 동작 속도에서 각각 0.163mW, 0.176mw이다.

• 전자공학회논문지
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• 제52권9호
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• pp.63-73
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• 2015

본 논문에서는 특별한 보정기법 없이 채널 간 오프셋 부정합 문제를 최소화한 2채널 time-interleaved (T-I) 구조의 10비트 120MS/s 파이프라인 SAR ADC를 제안한다. 제안하는 ADC는 4비트-7비트 기반의 2단 파이프라인 구조 및 2채널 T-I 구조를 동시에 적용하여 전력소모를 최소화하면서 빠른 변환속도를 구현하였다. 채널 간에 비교기 및 잔류전압 증폭기 등 아날로그 회로를 공유함으로써 일반적인 T-I 구조에서 선형성을 제한하는 채널 간 오프셋 부정합 문제를 추가적인 보정기법 없이 최소화할 뿐만 아니라 전력소모 및 면적을 감소시켰다. 고속 동작을 위해 SAR 로직에는 범용 D 플립플롭 대신 TSPC D 플립플롭을 사용하여 SAR 로직에서의 지연시간을 최소화하면서 사용되는 트랜지스터의 수도 절반 수준으로 줄임으로써 전력소모 및 면적을 최소화하였다. 한편 제안하는 ADC는 기준전압 구동회로를 3가지로 분리하여, 4비트 및 7비트 기반의 SAR 동작, 잔류전압 증폭 등 서로 다른 스위칭 동작으로 인해 발생하는 기준전압 간섭 및 채널 간 이득 부정합 문제를 최소화하였다. 시제품 ADC는 고속 SAR 동작을 위한 높은 주파수의 클록을 온-칩 클록 생성회로를 통해 생성하였으며, 외부에서 duty cycle을 조절할 수 있도록 설계하였다. 시제품 ADC는 45nm CMOS 공정으로 제작되었으며, 측정된 DNL 및 INL은 10비트 해상도에서 각각 최대 0.69LSB, 0.77LSB이며, 120MS/s 동작속도에서 동적 성능은 최대 50.9dB의 SNDR 및 59.7dB의 SFDR을 보여준다. 시제품 ADC의 칩 면적은 $0.36mm^2$이며, 1.1V 전원전압에서 8.8mW의 전력을 소모한다.