• ETRI Journal
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• 제44권5호
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• pp.837-848
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• 2022

Analog circuit design is comparatively more complex than its digital counterpart due to its nonlinearity and low level of abstraction. This study proposes a novel low-level hybrid of the sine-cosine algorithm (SCA) and modified grey-wolf optimization (mGWO) algorithm for machine learning-based design automation of CMOS analog circuits using an all-CMOS voltage reference circuit in 40-nm standard process. The optimization algorithm's efficiency is further tested using classical functions, showing that it outperforms other competing algorithms. The objective of the optimization is to minimize the variation and power usage, while satisfying all the design limitations. Through the interchange of scripts for information exchange between two environments, the SCA-mGWO algorithm is implemented and simultaneously simulated. The results show the robustness of analog circuit design generated using the SCA-mGWO algorithm, over various corners, resulting in a percentage variation of 0.85%. Monte Carlo analysis is also performed on the presented analog circuit for output voltage and percentage variation resulting in significantly low mean and standard deviation.

• 전자공학회논문지A
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• 제33A권4호
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• pp.136-141
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• 1996

In this paper, a new CMOS on-chip current reference circit for memory, operational amplifiers, comparators, and data converters is proposed. The reference current is almost independent of temeprature and power-supply variations. In the proposed circuit, the current component with a positive temeprature coefficient cancels that with a negative temperature coefficient each other. While conventional curretn and voltage reference circuits require BiCMOS or bipolar process, the presented circuit can be integrated on a single chip with other digiral and analog circits using a standard CMOS process and an extra mask is not needed. The prototype is fabricated employing th esamsung 1.0um p-well double-poly double-metal CMOS process and the chip area is 300um${\times}$135 um. The proposed reference current circuit shows the temperature coefficient of 380 ppm/.deg. C with the temperature changes form 30$^{\circ}C$ to 80$^{\circ}C$, and the output variation of $\pm$ 1.4% with the supply voltage changes from 4.5 V to 5.5 V.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제15권3호
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• pp.479-486
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• 2020

이 논문에서는 아날로그 전류모드 인공지능 프로세서에서 핵심 디바이스 중에 하나인 아날로그 전류 모드 곱셈기 회로의 선형성과 동적범위 향상을 위한 설계 기법을 소개한다. 제안하는 회로는 4 quadrant Translinear loop를 NMOS 트랜지스터만으로 구성하여, 트랜지스터의 물리적 Mismatch를 최소화하는 설계로 0.35㎛ CMOS 공정에서 117㎛ × 109㎛로 구현가능하였으며, 최대 전고조파왜율 0.3% 의 선형성을 확보할 수 있었다. 제안한 아날로그 전류모드 곱셈기는 전류모드 인공지능 프로세서의 핵심 회로로 유용할 것으로 기대된다.

• Journal of Semiconductor Engineering
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• 제1권2호
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• pp.64-73
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• 2020

As CMOS technology scales down, the design of analog signal processing circuit becomes far more difficult because of steadily decreasing supply voltage and smaller intrinsic gain of transistors. With sub-1V supply voltage, the conventional analog signal processing relying on high-gain amplifiers is not an effective solution and different approach has to be sought. One of the promising approaches is "time-domain analog signal processing" which exploits the improving switching speed of transistors in a scaled CMOS technology. In this paper, various time-domain analog signal processing techniques are explained with some experimental results.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제3권2호
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• pp.79-85
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• 2008

다양한 무선통신 방식이 출현함에 따라 배터리 수명과, 저전력 동작이 중요시되면서 무선 통신용 LSI는 SI circuit을 이용하는 analog current-mode signal processing을 주목하고 있다. 그러나 SI (Switched-Current) circuit을 구성하는 current memory는 clock-feedthrough의 문제점을 갖는다. 본 논문에서는 current memory의 문제점인 clock-feedthrough의 일반적인 해결방안으로 CMOS switch의 연결을 검토하고, current memory 성능 개선의 설계방안을 제안하기 위하여 CMOS switch 간의 width의 관계를 도출하고자 한다. Simulation 결과, memory MOS의 width가 20um, input current와 bias current의 ratio가 0.3, CMOS switch nMOS의 width가 2~6um일 경우에 CMOS switch 간의 width는 $W_{Mp}=5.62W_{Mn}+1.6$의 관계로 정의되고, CMOS switch nMOS의 width가 6~10um일 경우에 CMOS switch 간의 width는 $W_{Mp}=2.05W_{Mn}+23$의 관계로 정의되는 것을 확인하였다. 이 때 정의된 MOS transistor의 관계는 memory MOS의 성능향상을 위한 설계에 유용한 지침이 될 것으로 기대된다.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제14권4호
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• pp.268-271
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• 2016

An efficient inductive switching noise suppression technique for mixed-signal integrated circuits (ICs) using standard CMOS digital technology is proposed. The proposed design technique uses a parallel RC circuit, which provides a damping path for the switching noise. The proposed design technique is used for designing a mixed-signal circuit composed of a ring oscillator, a digital output buffer, and an analog noise sensor node for $0.13-{\mu}m$ CMOS digital IC technology. Simulation results show a 47% reduction in the on-chip inductive switching noise coupling from the noisy digital to the analog blocks in the same substrate without an additional propagation delay. The increased power consumption due to the damping resistor is only 67% of that of the conventional source damping technique. This design can be widely used for any kind of analog and high frequency digital mixed-signal circuits in CMOS technology

• 전기학회논문지
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• 제57권7호
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• pp.1254-1259
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• 2008

A new CMOS current-mode integrator for low-voltage analog integrated circuit design is presented. The proposed current-mode integrator is based on cross-coupled gain-boosting topology. When it is compared with that of the typical current-mirror type current-mode integrator, the proposed current-mode integrator achieves high current gain and unity gain frequency with the same transistor size. As a application circuit of the proposed integrator, we designed the 1.8V 200MHz band current-mode lowpass filter. These are verified by Hspice simulation using $0.18{\mu}m$ CMOS technology.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2005년도 ICCAS
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• pp.212-214
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• 2005

The charge-pump circuit which is used to generate higher voltage than the available supply voltage has wide applications such as the flash memory of EEPROM Because the demand for high voltage comes from physical mechanism such as the oxide tunneling, the required pumped voltage cannot be scaled as the power supply voltage is scaled. Therefore, an efficient charge-pump circuit that can achieve high voltage from the available low supply voltage is essential. A new Analog Switch p-well CMOS charge pump circuit without the MOS device body effect is processed. By improve the structure of the circuit's transistors to reduce the threshold voltage shift of the devices, the threshold voltage of the device is kept constant. So, the circuit electrical characteristics are higher output voltage within a shorter time than the conventional charge pump. The propose analog switch CMOS charge pump shows compatible performance of the ideal diode or Dickson charge pump.

• 한국통신학회논문지
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• 제18권6호
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• pp.854-862
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• 1993

CMOS아날로그 및 아날로그 디지탈시스템은 여러 개의 기본회로로 구성되어지며 그중에서도 증폭회로 부분은 시스템의 성능을 결정할 수도 있는 중요한 블럭중에 하나이다. 증폭회로는 시스템에서 사용되어지는 용도에 따라서 여러가지 구조(고이득, 저전력, 고속회로등)를 가지며 이러한 증폭회로를 설계하기 위하여 증폭기내의 입력증폭단의 설계 방법도 다양하다. 본 논문에서는 CMOS 상보형 차동이득 구조를 갖는 새로운 형태의 입력 차동증폭 회로를 제안하였다. 제안된 회로는 CMOS 상보형 회로에 의하여 고이득 특성을 가지며, 바이어스 전류를 내부적으로 공급하여 전체 시스템 구성시, 바이어스회로를 구성하기 위한 트랜지스터의 수를 줄일 수 있다. 이 회로를 표준 $1.5{\mu}m$ 공정파라메타를 이용한 SPICE 시뮬레이션을 통하여 광범위하게 이용되고 있는 CMOS 차동증폭 회로와 비교해 본 결과, 오프셋, 위상마진등의 특성이 그대로 유지된 상태에서 이득이 배가 되었다. 또한 제안된 회로를 이용하여 높은 출력스윙(-4.5V-+4.5V)과 함께 7nsec(CL-1pF) 이하의 세틀링시간을 갖을 수 있는 CMOS비교기를 설계하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.378-384
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• 2013

본 논문에서는 칩 내부의 온도를 측정하기 위한 CMOS 온도 센서가 제안된다. 제안하는 온도 센서는 칩 내부의 온도에 비례하는 전압을 생성하는 proportional-to-absolute-temperature (PTAT) 회로와 디지털 인터페이스를 위한 4-비트 아날로그-디지털 변환기로 구성된다. 소면적을 가지는 PTAT 회로는 CMOS 공정에서 vertical PNP 구조를 이용하여 설계된다. 온도변화에 둔감한 저전력 4-비트 아날로그-디지털 변환기를 구현하기 위해 아날로그 회로를 최소로 사용하는 축차근사형 아날로그-디지털 변환기가 이용되며, 이를 위해 커패시터-기반 디지털-아날로그 변환기와 시간-도메인 비교기를 이용한다. 제안된 온도 센서는 2.5V $0.25{\mu}m$ 1-poly 6-metal CMOS 공정에서 제작되었고, $50{\sim}150^{\circ}C$ 온도 범위에서 동작한다. 구현된 온도 센서의 면적과 전력 소모는 각각 $130{\times}390{\mu}m^2$과 $868{\mu}W$이다.