• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.235-242
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• 2017

능동 파괴 방호 구동제어기는 기계, 항공 및 군사 분야 등에서 사용될 수 있는 제어기로서, 상대의 비행물체를 능동제어를 통해 추적 타격하는데 사용된다. 구동제어기를 이용하여 목표지점까지의 정밀도를 갖고 동작이 유지되어야 하기 때문에, 이에 대한 신뢰성 확보가 대단히 중요하다. 이러한 구동제어기가 사용되는 주위 환경의 온도는 약 $-32^{\circ}C{\sim}50^{\circ}C$($241^{\circ}K{\sim}358^{\circ}K$)이다. 신뢰성을 갖기 위해 구동제어기에서 중요시 간주되는 문제 중의 하나는 구동제어기 내의 열 발생이 어느 한계수준($85^{\circ}C$($358^{\circ}K$))이하로 유지되어야 정밀도와 신뢰성을 확보할 수 있다는 점이다. 따라서 구동제어기 내의 열 유동특성에 대한 연구와 분석이 필요하게 된다. 본 논문의 수치시뮬레이션을 위해 저 레이놀드 수 $k-{\epsilon}$ 난류모델과 비압축성 점성 유동을 가정하였고, 상용 소프트웨어인 Solid-Works Flow Simulation을 사용하였다. 본 논문의 목적은 각종 칩이나 보드 등을 갖는 구동제어기 내부의 열 유동 특성을 해석하여 구동제어기의 안전한 설계를 하는데 있다. 해석으로부터, 보드들과 칩들의 온도분포가 어떤 한계 수준 이내에 있음을 보여준다.

• 전자공학회논문지
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• 제50권1호
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• pp.137-147
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• 2013

본 논문에서는 폴딩 구조에 저항열 인터폴레이션 기법을 적용한 1.2V 8b 1GS/s CMOS folding-interpolation A/D 변환기(ADC)에 대해 논한다. 기존 폴딩 ADC가 갖는 경계조건 비대칭 오차를 최소화하기 위해 홀수개의 폴딩 블록과 프랙셔널 폴딩 비율(fractional folding rate)을 사용하는 구조를 제안한다. 또한, 프랙셔널 폴딩기법을 구현하기 위해 덧셈기를 사용하는 새로운 디지털 인코딩기법도 제안한다. 그리고 iterating offset self-calibration 기법과 디지털 오차 보정 회로를 적용하여 소자 부정합과 외부 요인에 의한 노이즈 발생을 최소화하였다. 제안하는 A/D 변환기는 1.2V 0.13um 1-poly 6-metal CMOS 공정을 사용하여 설계 되었으며 $2.1mm^2$ 유효 칩 면적과(A/D 변환기 core : $1.4mm^2$, calibration engine : $0.7mm^2$), 350mW의 전력 소모를 나타내었다. 측정결과 변환속도 1GS/s에서 SNDR 46.22dB의 특성을 나타내었다. INL 과 DNL 은 자체보정회로를 통해 모두 1LSB 이내로 측정되었다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제14권6호
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• pp.149-157
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• 2014

본 논문은 건물 차양을 위한 RF 제어 시스템 제작에 관한 연구이다. 저전력, 저전압 UHF 무선 송 수신 칩인 CC1020을 사용하여 주파수 447.8625~447.9875, Data rate 4800Baud, Channel spacing 12.5kHz, SPDT 스위치로 입출력 분리하여 설계하여 Microcontroller 프로그램 하였다. 안테나는 나선형 Helical 안테나 형태로 제작하였다. 시작 제품을 주파수 447.8625~447.9875 무선 공중선 전력을 측정하여 실험한 결과 소출력 무선기기 기준인 10dBm을 넘지 않았다. 차양 효과 실험은 차양을 25%, 50%, 75% 위치에서 실내 온도 및 조도를 1시간 단위로 측정하였다. 실험결과 25% 위치시 조도는 82~87%로 낮아지고, 온도는 $0.6{\sim}1.4^{\circ}C$ 낮아졌으며, 50% 위치시 조도는 60~68%로 낮아지고, 온도는 $2.3{\sim}4.1^{\circ}C$ 낮아졌다. 75% 위치시 조도는 41~47% 낮아지고, 온도는 $3.4{\sim}5.1^{\circ}C$가 낮아졌다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제48권1호
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• pp.77-83
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• 2011

본 논문에서는 차세대 무선통신 중계기 및 기지국용 50W급 Doherty 전력증폭기를 설계 및 제작하였다. Doherty 전력증폭기의 보조증폭기를 구현하기 위하여 Gate 바이어스 조절회로를 사용하였다. Gate 바이어스 조절회로는 보조증폭기를 구현할 수 있으나 Doherty 전력증폭기의 출력특성을 개선하기에는 제한된 특성을 가졌다. 이를 해결하고자 Drain 바이어스 조절회로를 첨가였다. 그리고 Doherty 전력증폭기의 효율을 개선하고자 일반적인 2-way 구조가 아닌 3-way 구조를 적용하여 3-way GDCD(Gate and Drain Control Doherty) 전력증폭기를 구현하였다. 비유전율(${\varepsilon}r$) 4.6, 유전체 높이(H) 30 Mill, 동판두께(T) 2.68 Mill(2 oz)인 FR4 유전체를 사용하여 마이크로스트립 선로와 칩 캐패시터로 정합회로를 구성하였다. 실험결과 3GPP 동작 주파수 대역인 2.11GHz ~ 2.17GHz에서 이득이 57.03 dB이고, PEP 출력이 50.30 dBm, W-CDMA 평균전력 47.01 dBm, 5MHz offset 주파수대역에서 -40.45 dBc의 ACLR로써 증폭기의 사양을 만족하였다. 특히 3-way GDCD 전력증폭기인 일반전력증폭기에 비해 동일 ACLR에 대하여 우수한 효율 개선성능을 보였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제41권12호
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• pp.59-65
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• 2004

적외선 소자로부터 생성되는 신호의 잡음 특성의 향상, 즉 좋은 영상을 얻기 위해서 적외선 영상신호 취득회로(ROIC)에서는 안정적인 기준 전압원이 필요하다. 본 논문은 극저온인 77K에서 동작하는 적외선 영상신호 취득회로(readout integrated circuit)를 위한 밴드갭 회로를 처음으로 제작한 후 측정, 평가하여 그 실용 가능성을 입증하고 있다. 밴드갭 회로는 대표적인 전압 기준회로로서 기존에 발표된 대부분의 밴드갭 회로는 실온에서 동작하는 것이며, 액체질소 온도 77K에서는 그 특성이 적합하지 않다. 본 논문에서는 극저온에서 동작하는 밴드갭 회로 설계를 위하여, 그에 맞는 회로를 선택하여 온도변화에 따른 사용되는 소자들의 파라미터에 대한 이론정립을 통한 그것의 특성을 살펴보고, 이러한 특성들을 고려하여 저온동작에 적합도록 하였다. 이 회로는 Hynix 0.6um standard CMOS 공정을 통해서 제작되었으며, 측정된 출력전압($V_{out}$)은 60K에서 110K까지 1.0396$\pm$0.0015V로서 기존의 실온에 동작하던 밴드갭 회로보다 더 높은 안정도를 보여주었다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제39권4호
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• pp.16-24
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• 2002

본 논문에서는 높은 해상도와 고속 신호 샘플링을 위해 병합 캐패시터 스위칭(merged-capacitor switching：MCS) 기법을 적용한 10b 120 MSample/s CMOS 파이프라인 A/D 변환기(analog-to- digital converter：ADC) 회로를 제안한다. 제안하는 ADC의 전체 구조는 응용되는 시스템의 속도, 해상도 및 면적 등의 사양을 고려하여 다단 파이프라인 구조를 사용하였고, MDAC(multiplying digital-to- analog converter)의 캐패시터 수를 50 %로 줄임으로써 해상도와 동작 속도를 동시에 크게 향상시킬 수 있는 MCS 기법을 적용하였다. 제안하는 ADC는 0.25 um double-poly five-metal n-well CMOS 공정을 이용하여 설계 및 제작되었고, 시제품 ADC의 DNL(differential nonlinearity)과 INL(integral nonlinearity)은 각각 ${\pm}$0.40 LSB, ${\pm}$0.48 LSB 수준을 보여준다. 100 MHz와 120 MHz 샘플링 주파수에서 각각 58 dB와 53 dB의 SNDR(signal-to-noise-and-distortion ratio)을 얻을 수 있었고, 100 MHz 샘플링 주파수에서 입력 주파수가 나이퀴스트(Nyquist) 입력인 50 MHz까지 증가하는 동안 54 dB 이상의 SNDR과 68 dB 이상의 SFDR(spurious-free dynamic range)을 유지하였다. 입출력단의 패드를 제외한 칩 면적은 3.6 $mm^2$(＝ 1.8 mm ${\times}$ 2.0 mm)이며, 최대 동작 주파수인 120 MHz 클럭에서 측정된 전력 소모는 208 mW이다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권4호
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• pp.75-87
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• 2010

표준 CMOS 공정에서 제작 가능한 보호용 싸이리스터 소자와 다이오드 소자를 사용하는 RF IC용 두 가지 입력 ESD 보호회로 방식을 대상으로, 2차원 소자 시뮬레이터를 이용하는 DC 해석, 혼합모드 과도해석 및 AC 해석을 통해 보호용 소자내 격자온도 상승 및 입력버퍼단의 게이트 산화막 인가전압 측면에서의 HBM ESD 보호강도에 대한 심도있는 비교 분석을 시도한다. 이를 위해, 입력 ESD 보호회로가 장착된 CMOS 칩의 입력 HBM 테스트 상황에 대한 등가회로를 구성하고, 5가지 HBM 테스트 모드에 대해 최대 6개의 보호용 소자를 포함하는 혼합모드 과도 시뮬레이션을 시행하고 그 결과를 분석함으로써 실제 테스트에서 발생할 수 있는 문제점들에 대한 상세한 분석을 시도한다. 이 과정에서 보호용 소자 내 바이폴라 트랜지스터의 트리거를 수월케 하는 방안을 제안하며, 두 가지 보호회로 방식에서 내부회로의 게이트 산화막 파괴는 보호용 소자 내에 존재하는 NMOS 구조의 접합 항복전압에 의해 결정됨을 규명한다. RF IC용 입력 보호회로로서의 두 가지 보호방식의 특성 차이에 대해 설명하는 한편, 각 보호용 소자와 회로의 설계와 관련되는 유용한 기준을 제시한다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권2호
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• pp.118-124
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• 2008

디지털 비디오 방송표준(DVB-S2)은 순방향 에러 코딩방법으로 BCH와 LDPC을 연결한 시스템을 내부코딩으로 사용한다. DVB-S2에서 LDPC 코드는 11개의 서로 다른 부호화 율을 정의하고 있기 때문에, DVB-S2 LDPC 복호기는 다양한 부호화 율을 지원해야 한다. 11개의 부호화 율 중에서 7가지(3/5, 2/3, 3/4, 4/5, 5/6, 8/9, 9/10)는 균일한 부호화 율이고, 나머지 4가지(1/4, 1/3, 2/5, 1/2)는 비균일 부호화 율이다. 본 논문에서는 균일한 LDPC 코드를 위한 유연한 복호기를 제시한다. 제안된 복호기는 칩의 면적, 메모리의 효율, 처리속도 등에서 많은 장점을 갖는 반 병렬 복호 구조와 변수노드와 체크노드의 내부 연결선을 줄이고 다양한 부호화 율을 지원할 수 있도록 Benes 네트워크를 결합하여 블록크기가 64,800까지 사용가능하도록 설계하였다. 제안하는 복호기는 200MHz에서 193.2MbPs의 처리속도를 갖으며, 면적은 $16.261m^2$이고, 전력은 공급전압이 1.5V에서 198mW의 소모를 보인다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권8호
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• pp.4815-4820
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• 2014

최근에 반도체 칩이 소형화, 대용량화, 고집적화가 되고 있어 그 정밀도 및 신뢰성의 확보를 위해 반도체 테스트 핸들러 장비에서 픽앤플레이스의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 반도체 테스트 핸들러 픽커 검사장비 프레임에 대한 진동해석을 하여 고유진동수와 하모닉 반응의 특성을 연구하였다. 해석모델로서는 세 가지 모델로서 픽앤플레이스 장치가 위 가이드라인의 왼쪽에 있는 경우(Case 1), 가운데에 있는 경우(Case 2) 및 오른쪽에 있는 경우(Case 3)이다. 이 프레임 모델들에 대해서 6차 모드까지의 고유진동수 범위는 80Hz~500Hz가 된다. Harmonic Response 해석 결과, 프레임에 공진이 발생할 때, Case 2는 Case 1과 Case 3보다 더 큰 52.802MPa의 최대 등가응력을 나타났다. 세 모델 중, Case 2의 경우가 진동에 의한 파손에 가장 강함을 알 수 있다. 본 연구의 해석 결과를 이용하여 시스템의 안전한 작업환경으로 실제 적용할 수 있는 모델 설계가 효율적으로 가능하다고 사료된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.361-361
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• 2013

비냉각 적외선 검출소자는 빛이 전혀 없는 환경에서도 사물을 감지하는 열상장비의 핵심소자이다. 마이크로볼로미터 적외선 검출기는 상온에서 동작하며, 온도안정화를 위해 TEC를 장착하여 진공패키지로 조립된다. 패키지는 진공을 유지할 수 있도록 일반적으로 메탈로 제작되며, 단가 감소 및 생산성 증대를 위해 wafer level packaging 방법을 이용한다. 마이크로볼로미터의 특성은 패키지의 진공 변화에 매우 민감하다. 센서의 감도를 증가시키기 위해서는 진공환경을 유지해야 한다. 볼로미터 소자의 특성은 상압에서 열전도는 기판과 멤브레인 사이의 에어갭을 통해 열손실을 야기하므로 센서의 반응도가 현저히 줄어든다. 에어갭이 1 um 정도 되더라도 그 사이에 존재하는 열전도가 가능하므로 진공을 유지하여 열고립 상태를 증대시킬 수 있다. 이에 본 연구에서는 소자의 동작시 압력, 즉 진공도가 볼로미터 소자의 반응도 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 마이크로볼로미터 소자는 $2{\times}8$ 어레이 형태로 제작하였으며, metal pad를 각 단위셀에 배치하였으며, 공통전극으로 한 개의 metal pad를 넣어 설계하였다. 흡수체로써 VOx를 사용하였으며, 열 고립구조를 위해 2.5 um 공명 흡수층의 floating 구조로 멤브레인을 형성하였다. 진공패키지는 메탈패키지를 제작하여 볼로미터 칩을 TEC 위에 장착하였으며, 신호의 감지를 위해 가변저항을 매칭시켰다. 반응도는 신호 대 잡음 값을 획득하여 소자에 도달하는 적외선 에너지에 대해 반응하는 값을 계산에 의해 얻어내는 것이다. 픽셀 크기는 $50{\times}50$ um이며, 패키지 조립 공정 후 온도변화에 따른 저항 측정을 통해 TCR 값을 얻었다. 이때 TCR은 약 -2.5%/K으로 나타났다. $2{\times}8$의 4개 단위소자에 대해 측정한 값은 균일하게 TCR 값이 나타났다. 광반응 특성은 볼로미터 단위소자에 대해서 먼저 고진공(5e-6 torr) 하에서 측정하였으며, 반응도는 25,000 V/W의 값을 나타내었고, 탐지도는 약 2e+8 $cmHz_{1/2}$/W로 나타났다. 패키지의 압력 조절을 위해 TMP 및 로터리 펌프를 이용하여 100 torr에서 1e-4 torr의 범위에서 압력조절 밸브를 이용하여 질소가스의 압력으로 진공도를 변화시켰다. 적외선 반응신호는 압력이 증가함에 따라 감소하였으며, 2e-1 torr의 압력에서 신호의 크기가 감소하기 시작하여 5 torr에서 반응도의 1/2 값을 나타냄을 알 수 있었다. 30 torr 이상에서는 신호가 잡음값 과거의 동일하여 신호대 잡음비가 1로 나타남을 알 수 있었다. 또한 진공도 변화에 대해, 흑체온도에 따른 반응도 및 탐지도의 특성을 조사한 결과를 발표한다. 반응도의 증가를 위해 진공도는 진공도는 1e-2 torr 이하의 압력을 유지해야 함을 본 실험을 통해 알 수 있었다.