• 제목/요약/키워드: Analog signal processing

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새로운 기준 전압 인가 방법을 사용하는 8b 200MHz 시간 공유 서브레인징 ADC (An 8b 200MHz Time-Interleaved Subranging ADC With a New Reference Voltage Switching Scheme)

  • 문정웅;양희석;이승훈
    • 전자공학회논문지SC
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    • 제39권4호
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    • pp.25-35
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    • 2002
  • 본 논문에서는 단일 폴리 공정을 기반으로 하여 8b 해상도로 200MHz의 고속 동작을 하기 위해 최적화된 시간 공유 서브레인징 ADC(Analog-to-Digital Converter)를 제안한다. 제안하는 ADC는 높은 정확도를 요구하는 하위 ADC에 이중 채널 구조를 적용하여 높은 샘플링 주파수를 보장하였고, 새로운 기준 전압 인가 방식을 적용하여 기준 전압의 빠른 정착 시간을 얻으면서 동시에 칩 면적을 크게 감소시켰다. 기준 전압을 생성하는 저항열에서는 선형성 및 속도 향상을 위해 기존의 인터메쉬드 구조를 보완한 새로운 저항열을 사용하였다. 8 비트 수준의 정밀도에서 면적 및 전력 소모를 최소화하기 위해 공통 드레인(common- drain) 증폭기 구조를 사용하여 샘플-앤-홀드 증폭기(Sample-and-Hold Amplifier:SHA)를 설계하였으며, 입력단에 스위치와 캐패시터로 구성된 동적 공통 모드 궤환 회로(Dynamic Common Mode Feedback Circuit)를 사용하여 SHA의 동적 동작 범위(dynamic range)를 증가시켰다. 동시에 상위 ADC와 하위 ADC간의 신호 처리를 단순화시키기 위해 상위 ADC에 새로운 인코딩 회로를 제안하였다.

500MSamples/s 6-비트 CMOS 폴딩-인터폴레이팅 아날로그-디지털 변환기 (A 500MSamples/s 6-Bit CMOS Folding and Interpolating AD Converter)

  • 이돈섭;곽계달
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제8권7호
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    • pp.1442-1447
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    • 2004
  • 본 논문에서는 HDD나 LAN 둥에 응용하기 위하여 아날로그 신호와 디지털 신호를 동시에 처리하는 VLSI의 내장용 회로로 사용하기에 적합한 CMOS 6-비트 폴딩-인터폴레이팅 AD 변환기를 설계하였다. 고속 데이터 통신에 사용하기 위하여 VLSI에 내장되는 아날로그 회로는 작은 칩의 크기와 적은 소비전력, 빠른 데이터 처리속도를 필요로 한다. 제안한 폴딩-인터폴레이팅 AD 변환기는 서로 다른 원리로 동작하는 2 개의 폴더를 캐스케이드로 결합하여 전압비교기와 인터폴레이션 저항의 개수를 현저히 줄일 수 있으므로 내장형 AD 변환기의 설계에 많은 장점을 제공한다 설계 공정은 0.25${\mu}m$ double-poly 2 metal n-well CMOS 공정을 사용하였다. 모의실험결과 2.5V 전원전압을 인가하고 500MHz의 샘플링 주파수에서 27mW의 전력을 소비하였으며 INL과 DNL은 각각 $\pm$0.lLSB, $\pm$0.15LSB이고 SNDR은 10MHz 입력신호에서 42dB로 측정되었다.

양성자 빔 선량 분포 검증을 위한 감마 꼭지점 영상 장치의 양면 실리콘 스트립 검출기 신호처리 모듈 개발 (Development of Signal Processing Modules for Double-sided Silicon Strip Detector of Gamma Vertex Imaging for Proton Beam Dose Verification)

  • 이한림;박종훈;김재현;정원균;김찬형
    • Journal of Radiation Protection and Research
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    • 제39권2호
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    • pp.81-88
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    • 2014
  • 최근, 인체 내 양성자 빔의 선량 분포를 검증하기 위해 새로운 개념의 영상기법인 감마 꼭지점 영상(gamma vertex imaging, GVI)이 제안되었다. GVI는 양성자 빔과 매질과의 핵반응으로 인해 발생하는 즉발감마선의 발생 위치를 결정하기 위해 입사한 감마선을 전자 변환기에서 전자로 변환한 후 전자의 궤적을 추적하는 방법을 사용한다. GVI 영상장치는 감마선을 전자로 변환하기 위한 전자 변환기, 전자 궤적을 추적하기 위한 2대의 양면 실리콘 스트립 검출기(double-sided silicon strip detector, DSSD)와 전자의 에너지 결정을 위한 섬광체 흡수부 검출기로 이루어진다. 본 연구에서는 GVI 영상 장치를 구성하는 DSSD 전용의 신호처리 장치를 구성하는 핵심 장치인 전하 민감형 전치증폭기(charge sensitive preamplifier, CSP) 모듈과 성형 증폭기 모듈을 개발하였으며, 상용 제품과 성능을 비교해 보았다. 감마선원의 에너지 스펙트럼 측정 결과, 자체제작 CSP 모듈이 상용 제품보다 에너지 분해능이 약간 낮은 것을 확인하였으며, 성형 증폭기의 경우 거의 동일한 성능을 보여주는 것을 확인할 수 있었다. 개발된 신호처리 장치의 노이즈의 크기를 나타내는 $V_{rms}$ 값은 6.48 keV으로 평가되었으며, 이는 145 ${\mu}m$의 DSSD에 전달되는 전자의 에너지( > ~51 keV)를 고려할 때 본 장치를 이용하여 전자의 궤적을 충분히 정확하게 결정할 수 있음을 확인할 수 있음을 보여준다.

RF Band-Pass Sampling Frontend for Multiband Access CR/SDR Receiver

  • Kim, Hyung-Jung;Kim, Jin-Up;Kim, Jae-Hyung;Wang, Hongmei;Lee, In-Sung
    • ETRI Journal
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    • 제32권2호
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    • pp.214-221
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    • 2010
  • Radio frequency (RF) subsampling can be used by radio receivers to directly down-convert and digitize RF signals. A goal of a cognitive radio/software defined ratio (CR/SDR) receiver design is to place the analog-to-digital converter (ADC) as near the antenna as possible. Based on this, a band-pass sampling (BPS) frontend for CR/SDR is proposed and verified. We present a receiver architecture based second-order BPS and signal processing techniques for a digital RF frontend. This paper is focused on the benefits of the second-order BPS architecture in spectrum sensing over a wide frequency band range and in multiband receiving without modification of the RF hardware. Methods to manipulate the spectra are described, and reconstruction filter designs are provided. On the basis of this concept, second-order BPS frontends for CR/SDR systems are designed and verified using a hardware platform.

전류모드 FFT LSI용 Voltage to Current Converter 설계 (Design of Voltage to Current Converter for current-mode FFT LSI)

  • 김성권;홍순양;전선용;배성호;조승일;이광희;조하나
    • 한국지능시스템학회:학술대회논문집
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    • 한국퍼지및지능시스템학회 2007년도 춘계학술대회 학술발표 논문집 제17권 제1호
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    • pp.477-480
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    • 2007
  • 저전력 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 시스템용 FFT(Fast-Fourier-Transform) LSI를 저전력 동작을 시키기 위해서 FFT LSI는 current-mode 회로로 구현되었다. Current-mode FFT LSI에서, VIC(Voltage-to-current converter)는 입력 전압 신호를 전류로 바꾸는 first main device이다. 저전력 OFDM을 위해 FFT LSI와 VIC가 한 개의 칩과 결합되는 것을 고려하면, VIC는 전력 손실은 낮고, VIC와 FFT LSI 사이에서의 DC offset 전류는 최소인 작은 크기의 chip으로 설계되어야 한다. 본 논문에서는 새로운 VIC를 제안한다. 선형 동작구간을 넓히고 DC offset 전류를 대폭 감소하는 방법을 제시하였다. VIC는 0.35[um] CMOS process로 구현되었으며, 시뮬레이션 결과에 따르면 제안된 VIC는 current-mode FFT LSI와 0.1[uA] 미만의 매우 작은 DC offset 전류, 1.4[V]의 넓은 선형구간을 갖으며, 저전력으로 동작한다.

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동적 재구성이 가능한 데이터 지향적인 양방향 통합 리모컨의 소프트웨어 프레임워크 (Software Framework of Reconfigurable Data-oriented and Bi-directional Universal Remote Controller)

  • 신영술;이우진
    • 정보처리학회논문지A
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    • 제14A권5호
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    • pp.287-294
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    • 2007
  • 대부분의 기존 통합 리모컨은 동일한 제조회사의 특정 제품군만을 제어할 수 있다. 또한, 시그널 기반의 단방향 통신을 이용하므로 가전기기의 상태를 모니터링 할 수 없다. 본 연구에서는 Wireless Personal Area Network 상에서 가전기기의 상태를 관찰할 수 있는 동적 재구성이 가능한 양방향 통합 리모컨의 소프트웨어 프레임워크를 제안한다. 동적 재구성이 가능한 통합 리모컨은 제어 대상인 가전기기의 프로필에 따라 제어를 위한 GUI를 동적으로 생성함으로써 해당 가전기기를 제어할 수 있도록 재구성할 수 있다. 즉, 하나의 통합 리모컨을 통해 프로필을 가진 모든 가전기기를 제어하고 모니터링 할 수 있다.

거동장애를 가진 전동휠체어 사용자를 위한 근전도 기반의 휴먼-컴퓨터 인터페이스 (A Novel EMG-based Human-Computer Interface for Electric-Powered Wheelchair Users with Motor Disabilities)

  • 이명준;추준욱;류제청;문무성;문인혁
    • 제어로봇시스템학회논문지
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    • 제11권1호
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    • pp.41-49
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    • 2005
  • Electromyogram (EMG) signal generated by voluntary contraction of muscles is often used in rehabilitation devices because of its distinct output characteristics compared to other bio-signals. This paper proposes a novel EMG-based human-computer interface for electric-powered wheelchair users with motor disabilities by C4 or C5 spine cord injury. User's commands to control the electric-powered wheelchair are represented by shoulder elevation motions, which are recognized by comparing EMG signals acquired from the levator scapulae muscles with a preset double threshold value. The interface commands for controlling the electric-powered wheelchair consist of combinations of left-, right- and both-shoulders elevation motions. To achieve a real-time interface, we implement an EMG processing hardware composed of analog amplifiers, filters, a mean absolute value circuit and a high-speed microprocessor. The experimental results using an implemented real-time hardware and an electric-powered wheelchair showed that the EMG-based human-computer interface is feasible for the users with severe motor disabilities.

Spectrum Sensing System in Software-defined Radio to Determine Spectrum Availability

  • Llames, Gerome Jan M.;Banacia, Alberto S.
    • IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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    • 제5권2호
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    • pp.100-106
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    • 2016
  • Spectrum sensing is an integral part of cognitive radio, which seeks to address the perceived spectrum scarcity that is caused by inefficient utilization of the available spectrum. In this paper, a spectrum sensing system using energy detection for analog TV and FM broadcast transmitters as well as modified Integrated Services Digital Broadcasting Terrestrial (ISDB-T) signals is implemented on a software-defined radio platform using GNU' Not Unix (GNU) radio and the N200 Universal Software Radio Peripheral (USRP). Real-time implementation and experimental tests were conducted in Metro Cebu, a highly urbanized area in the southern part of the Philippines. Extensive tests and measurements were necessary to determine spectrum availability, particularly in the TV band. This is in support of the Philippine government' efforts to provide internet connectivity to rural areas. Experimental results have so far met IEEE 802.22 requirements for energy detection spectrum sensing. The designed system detected signals at -114 dBm within a sensing time of 100 ms. Furthermore, the required $P_d({\geq}90)$ and $P_{fa}({\leq}10)$ of the standard were also achieved with different thresholds for various signal sources representing primary users.

변복조 방식을 이용한 3-채널 EGG 시스템의 개발(I) (Development of 3-Ch EGG System Using Modulation and Demodulation Techniques(I))

  • 김종명;송철규;이명호
    • 대한의용생체공학회:학술대회논문집
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    • 대한의용생체공학회 1993년도 춘계학술대회
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    • pp.134-135
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    • 1993
  • The purpose of this research is development of EGG system for quantitative assessment of laryngeal function using speech and electroglotto-graphic data. The designed EGG system is 4-electrodes system which excitation current source is supplied from 1st to 4th electrode. The output signal.: from 2nd and 3rd electrodes, which are motivated by frequency of excitation current source, are air-pressure waveforms from vocal folds. After demodulation process, we obtain pitch signals of the modulated waveforms by excitation current source through differentiator which cuts off frequency below 0.1Hz. Software processing methods were used as conventional pitch extraction methods, but the proposed system is designed to analog hardware in order to eliminate interferences from low formant frequency of speech. We will construct the discriminating database between pathological subjects and control groups on each case. Using the proposed 3 channel EGG system and LMS algorithm, it will be detected that the distinctive characteristics of laryngeal function of voiced region and other regions by EGG signals and LPC spectra.

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A 3 ~ 5 GHz CMOS UWB Radar Chip for Surveillance and Biometric Applications

  • Lee, Seung-Jun;Ha, Jong-Ok;Jung, Seung-Hwan;Yoo, Hyun-Jin;Chun, Young-Hoon;Kim, Wan-Sik;Lee, Noh-Bok;Eo, Yun-Seong
    • JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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    • 제11권4호
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    • pp.238-246
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    • 2011
  • A 3-5 GHz UWB radar chip in 0.13 ${\mu}m$ CMOS process is presented in this paper. The UWB radar transceiver for surveillance and biometric applications adopts the equivalent time sampling architecture and 4-channel time interleaved samplers to relax the impractical sampling frequency and enhance the overall scanning time. The RF front end (RFFE) includes the wideband LNA and 4-way RF power splitter, and the analog signal processing part consists of the high speed track & hold (T&H) / sample & hold (S&H) and integrator. The interleaved timing clocks are generated using a delay locked loop. The UWB transmitter employs the digitally synthesized topology. The measured NF of RFFE is 9.5 dB in 3-5 GHz. And DLL timing resolution is 50 ps. The measured spectrum of UWB transmitter shows the center frequency within 3-5 GHz satisfying the FCC spectrum mask. The power consumption of receiver and transmitter are 106.5 mW and 57 mW at 1.5 V supply, respectively.