• 전기전자학회논문지
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• 제13권1호
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• pp.41-48
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• 2009

본 논문은 고성능 이미지 센서인 CCD 시스템에서 전체 시스템의 성능을 좌우하는 아날로그 프론트 엔드(analog-front end, AFE)를 영상신호처리 유닛과 함께 SoC로써 구현한 설계에 관한 것이다. 데이터의 전송속도가 빨라짐에 따라 데이터 샘플링의 불확실성을 낮추었으며, $0{\sim}36\;dB$의 높은 이득을 가지는 지수함수적인 가변 이득단의 대역폭을 구현하기 위한 구조 및 증폭기의 정밀도를 높이기 위한 기생 커패시턴스에 둔감한 커패시터 배열을 개발하였다. 또한, 블랙-레벨 상쇄를 위한 아날로그 및 디지털 영역에서의 이중 블랙 레벨 상쇄를 효과적으로 구현하였다. 제안된 구조를 $0.35-{\mu}m$ CMOS 공정으로 구현하였으며, 10-bit 해상도의 전체 CCD 카메라 시스템에 적용하여 그 동작을 검증하였다. 제안한 AFE는 3.3 V 공급전압 및 15 MHz의 데이터 전송속도에서 80 mA를 소모하였다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2004년도 ICEIC The International Conference on Electronics Informations and Communications
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• pp.77-81
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• 2004

In this paper, we propose a analog front-end (AFE) for noncoherent On-Off Keying (OOK) Ultra Wide Band (UWB) system based on power detection. The proposed AFE are designed using 0.18 micron CMOS technology and verified by simulation using SPICE. The proposed AFE consist of Sample-and-Hold block, Analog-to-Digital converter, synchronizer, delayed clock generator and impulse generator. The time resolution of 1ns is obtained with 100MHz system clocks and the synchronized 10-bit digital outputs are delivered to the baseband. The impulse generator produces 1ns width pulse using digital CMOS gates. The simulation results show the feasibility of the proposed UWB AFE systems.

• 전자공학회논문지
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• 제53권10호
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• pp.34-39
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• 2016

본 논문에서는 체내 이식용 신경 신호 기록 장치를 위한 저전압 저전력 아날로그 front-end 집적회로를 설계하였다. 제안된 집적 회로는 1 Hz에서 5 kHz 주파수 대역에 존재하는 신경 신호를 처리하기 위해 저잡음 neural 증폭기와 대역폭 조절이 가능한 능동 bandpass 필터로 구성되어 있다. Neural 증폭기는 우수한 잡음 특성을 위해 source-degenerated folded-cascode 연산증폭기를 기반으로 하여 설계하였고, 능동 필터의 경우 저전력의 current-mirror 연산증폭기를 이용하여 설계하였다. 능동 필터의 high-pass cutoff 주파수는 1 Hz에서 300 Hz까지 제어가 가능하며, low-pass cutoff 주파수는 300 Hz에서 8 kHz까지 제어가 가능하다. 전체 아날로그 front-end 회로는 53.1 dB의 전압 이득 성능과 1 Hz에서 10 kHz 대역에 대해서 $4.68{\mu}Vrms$의 입력 잡음 성능과 3.67의 noise efficiency factor 성능을 보인다. $18-{\mu}m$ CMOS 공정을 이용하여 설계를 하였고 1-V 전원에서 $3.2{\mu}W$의 전력 소모 성능을 갖는다. 칩 레이아웃 면적은 $0.19 mm^2$ 이다.

• 전자공학회논문지
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• 제50권11호
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• pp.130-137
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• 2013

본 논문은 생체신호 측정을 위한 저전력/저면적 AFE(analog front-end)에 관한 것이다. 제안된 AFE는 계측증폭기(IA), 대역 통과 필터(BPF), 가변 이득 증폭기(VGA), SAR 타입 A/D 변환기로 구성된다. 전류 분할 기법을 이용한 작은 gm (LGM) 회로와 고 이득 증폭기로 구성된 Miller 커패시터 등가 기술을 이용하여, 외부 수동소자를 사용하지 않고 AC-coupling을 구현하였다. 응용에 따른 BPF의 고역 차단 주파수 변화는 전압 조절기(regulator)를 이용한 출력 전압 변화를 이용하여 $g_m$을 변화하여 구현 시켰다. 내장된 ADC는 커패시터 분할 기법을 적용한 이중 배열 커패시터 방식의 D/A변환기와 비동기 제어 방식을 이용하여 저 전력과 저 면적으로 구현하였다. 일반 CMOS 0.18um 공정을 이용하여 칩으로 제작하였고, 전체 칩 면적은 PAD등을 모두 포함하여 $650um{\times}350 um$이다. 제안된 AFE의 전류 소모는 1.8V에서 6.3uA이다.

• 전기학회논문지P
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• 제52권4호
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• pp.148-153
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• 2003

In this paper, the low voltage 3V Sigma-Delta Digital Analog Converter(DAC) is designed for using in the transmitter of ADSL analog front-end. We have developed the CMOS DAC according to ANSI T1.413-2(DMT) standard specifications of the chip. The designed 4th-order DAC is composed of three block which are 1-bit DAC, 1st-order Switched-Capacitor filter and analog active 2nd-order Resistor-Capacitor(RC) filter. The HSPICE simulation of the designed DAC showing 65db SNR, is connected with 1.1MHz continuous lowpass filter. And also, we have performed the circuits verification and layout verification(ERC, DRC, LVS) followed by fabrication using TSMC 2-poly 5-metal p-substrate CMOS $0.35{\mu}m$ processing parameter. Finally, the chip testing has been performed and presented in the results.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제16권3호
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• pp.300-311
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• 2016

The analog-to-digital-converter-based (ADC-based) backplane receivers that consist of a front-end ADC followed by a digital equalizer are gaining more popularity in recent years, as they support more sophisticated equalization required for high data rates, scale better with fabrication technology, and are more immune to PVT variations. Unfortunately, designing an ADC-based receiver that meets tight power and performance budgets of high-speed backplane link systems is non-trivial as both front-end ADC and digital equalizer can be power consuming and complex when running at high speed. This paper reviews the state of art designs for the front-end ADC and digital equalizers to suggest implementation choices that can achieve high speed while maintaining low power consumption and complexity. Design-space exploration using system-level models of the ADC-based receiver allows through analysis on the impact of design parameters, providing useful information in optimizing the power and performance of the receiver at the early stage of design. The system-level simulation results with newer device parameters reveal that, although the power consumption of the ADC-based receiver may not comparable to the receivers with analog equalizers yet, they will become more attractive as the fabrication technology continues to scale as power consumption of digital equalizer scales well with process.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제11권1호
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• pp.20-23
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• 2010

The analog front end (AFE) of a radio frequency identification transponder using the ISO 14443 type A standard with a 100% amplitude shift keying (ASK) modulation is proposed in this paper and verified by circuit simulations and measurements. This AFE circuit, using a 13.56 MHz carrier frequency, consists of a rectifier, a modulator, a demodulator, a regulator, a power on reset, and a dynamically enabled digital phase locked loop (DPLL). The DPLL, with a charge pump enable circuit, was used to recover the clock of a 100% modulated ASK signal during the pause period. A high voltage lateral double diffused metal-oxide semiconductor transistor was used to protect the rectifier and the clock recovery circuit from high voltages. The proposed AFE was fabricated using the $0.18\;{\mu}m$ standard CMOS process, with an AFE core size of $350\;{\mu}m\;{\times}\;230\;{\mu}m$. The measurement results show that the DPLL, using a demodulator output signal, generates a constant 1.695 MHz clock during the pause period of the 100% ASK signal.

• 전기전자학회논문지
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• 제14권1호
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• pp.8-16
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• 2010

본 논문에서는 CCD 이미지 처리를 위한 최대 15MS/s의 속도의 중저속 아날로그-프론트 엔드(analog-front end, AFE)에서 사용될 수 있는 연속근사 ADC(Successive Approximation ADC, SA-ADC)의 설계를 제안한다. 파이프라인 ADC와 달리 SA-ADC는 동작주파수의 변화에 따른 전력소모의 스케일링(scaling) 효과가 크므로 저속에서 중속에 이르는 넓은 범위의 가변 데이터 처리 속도의 응용에 매우 효과적이다. 제안하는 설계는 입력 신호의 샘플링 동작을 내부 DAC(sub-DAC)로부터 따로 분리한 후, 커패시터 커플링을 통해 차동 결합함으로써 신호경로에 이르는 부하를 크게 줄이는 "차동 커패시터 커플링 기법"의 도입, 연속근사의 기법적 측면에서 signed 구조를 활용하여 데이터 변환주기 이전에 홀드된 입력신호로부터 미리 MSB(sign bit)를 결정함으로써 1사이클의 변환주기를 절약하고 내부 DAC의 하드웨어를 1비트 줄이는 구조와 같은 특징을 갖고 있다. 본 설계는 3.3V $0.35{\mu}m$ CMOS 공정으로써 설계하고 Spectre 시뮬레이션을 이용하여 그 특성을 분석함으로써 CCD 아날로그 프론트-엔드에 적용될 수 있음을 입증하였다.

• 센서학회지
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• 제31권2호
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• pp.115-119
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• 2022

A readout circuit for a mercury-cadmium-telluride (MCT)-amplified mid-wave infrared (IR) photodetector was realized and applied to noncontact chemical agent detectors based on a quantum cascade laser (QCL). The QCL emitted 250 times for each wavelength in 0.2-㎛ steps from 8 to 12 ㎛ with a frequency of 100 kHz and duty ratio of 10%. Because of the nonconstant QCL emission power during on-duty, averaging the photodetector signals is essential. Averaging can be performed in digital back-end processing through a high-speed analog-to-digital converter (ADC) or in analog front-end processing through an integrator circuit. In addition, it should be considered that the 250 IR data points should be completely transferred to a PC during each wavelength tuning period of the QCL. To average and minimize the IR data, we designed a readout circuit using the analog front-end processing method. The proposed readout circuit consisted of a switched-capacitor integrator, voltage level shifter, relatively low-speed analog-to-digital converter, and micro-control unit. We confirmed that the MCT photodetector signal according to the QCL source can be accurately read and transferred to the PC without omissions.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권1호
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• pp.60-68
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• 2010

청신경의 이상으로 발생하는 감각신경성 난청의 경우, 달팽이관이나 청각신경에 전극을 이식하여 전기자극을 가함으로써 청지각을 살릴 수 있다. 이를 위해 우선적으로, 각 청각신경들이 담당하여 인지할 수 있는 소리의 주파수 분포를 표시한 음계소지도를 파악해야 한다. 본 논문에서는 청각신경신호 검출 장치용 다중채널 아나로그 프론트엔드 회로를 제안한다. 제안된 아나로그 프론트엔드의 각 채널은 AC 커플링 회로, 저 전력 4차 Gm-C LPF와 단일 기울기 ADC로 이루어진다. AC 커플링 회로는 청각신호의 불확실한 DC 전압 레벨을 제거하고 AC 신호만 전달한다. Gm-C LPF는 청각신호의 대역폭을 고려하여 설계 되었으며, 플로팅-게이트 기법이 적용된 OTA를 사용하였다. 채널별 ADC를 구현하기 위해서, 최소의 면적으로 구현할 수 있는 단일 기울기 ADC 구조를 사용하였다. 측정 결과, AC 커플링 회로와 4차 Gm-C LPF는 100 Hz - 6.95 kHz의 대역폭을 가지며, 단일 기울기 ADC는 7.7 비트의 유효 해상도를 가진다. 그리고, 채널 당 $12\;{\mu}W$의 전력이 소모 되었다. 전원 전압은 3.0 V가 공급되었고, 코어는 $2.6\;mm\;{\times}\;3.7\;mm$의 실리콘 면적을 차지한다. 제안된 아나로그 프론트엔드는 1-poly 4-metal $0.35-{\mu}m$ CMOS 공정에서 제작 되었다.