• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권3호
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• pp.77-85
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• 2008

본 논문에서는 TFT-LCD 디스플레이 및 디지털 TV 시스템 응용과 같이 고속으로 동작하며 고해상도, 저전력 및 소면적을 동시에 요구하는 고화질 영상시스템 응용을 위한 12비트 130MS/s 108mW $1.8mm^2$ 0.18um CMOS ADC를 제안한다. 제안하는 ADC는 3단 파이프라인 구조를 사용하여 고해상도와 높은 신호처리 속도에서 전력 소모 및 면적을 최적화하였다. 입력단 SHA 회로에는 Nyquist 입력에서도 12비트 이상의 정확도로 신호를 샘플링하기 위해 게이트-부트스트래핑 회로를 적용함과 동시에 트랜스컨덕턴스 비율을 적절히 조정한 2단 증폭기를 사용하여 12비트에 필요한 높은 DC 전압 이득과 충분한 위상 여유를 갖도록 하였으며, MDAC의 커패시터 열에는 높은 소자 매칭을 얻기 위하여 각각의 커패시터 주위를 공정에서 제공하는 모든 금속선으로 둘러싸는 3차원 완전 대칭 구조를 갖는 레이아웃 기법을 적용하였다. 한편, 제안하는 ADC에는 전원 전압 및 온도에 덜 민감한 저전력 기준 전류 및 전압 발생기를 온-칩으로 집적하여 잡음을 최소화하면서 시스템 응용에 따라 선택적으로 다른 크기의 기준 전압 값을 외부에서 인가할 수 있도록 하였다. 제안하는 시제품 ADC는 0.18um n-well 1P6M CMOS 공정으로 제작되었으며, 측정된 DNL 및 INL은 12비트 해상도에서 각각 최대 0.69LSB, 2.12LSB의 수준을 보이며, 동적 성능으로는 120MS/s와 130MS/s의 동작 속도에서 각각 최대 53dB, 51dB의 SNDR과 68dB, 66dB의 SFDR을 보여준다. 시제품 ADC의 칩 면적은 $1.8mm^2$이며 전력 소모는 1.8V 전원 전압과 130MS/s에서 108mW이다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제46권3호
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• pp.60-68
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• 2009

본 논문에서는 HDTV와 같이 고해상도 및 고속의 동작을 동시에 요구하는 고화질 영상시스템 응용을 위한 10비트 200MS/s 65nm CMOS ADC를 제안한다. 제안하는 ADC는 고속 동작에서 저 전력 소면적 구현에 적합한 4단 파이프라인 구조를 기반으로 설계되었으며, 입력단 SHA 회로에서는 1.2V의 낮은 단일 전원 전압에서도 높은 입력 신호를 처리하기 위해 4개의 커패시터를 기반으로 설계하여 $1.4V_{p-p}$의 입력 신호를 ADC 내부 회로에서는 $1.0V_{p-p}$으로 낮추어 사용할 수 있도록 하였다. 또한 높은 전압이득을 갖는 증폭기를 필요로 하는 SHA와 MDAC1은 출력 임피던스가 감소하는 65nm CMOS 공정의 제약 사항을 극복하기 위해 통상적인 2단 증폭기 대신 3단 증폭기 구조를 기반으로 설계하였으며 200MS/s 높은 동작 속도를 고려하여 RNMC 및 multipath 주파수 보상기법을 추가하여 설계하였다. 전력 소모 최소화를 위해 스위치 기반의 바이어스 전력최소화 기법을 sub-ranging flash ADC에 적용하였고, 기준 전류 및 전압 발생기를 온-칩으로 집적하는 동시에 외부에서도 인가할 수 있도록 하여 시스템 응용에 따라 선택적으로 사용할 수 있도록 하였다. 제안하는 시제품 ADC는 65nm CMOS 공정으로 제작되었으며, 측정된 DNL 및 INL은 10비트 해상도에서 각각 최대 0.19LSB, 0.61LSB 수준을 보이며, 동적 성능으로는 150MS/s와 200MS/s의 동작 속도에서 각각 54.4dB, 52.4dB의 SNDR과 72.9dB 64.8dB의 SFDR을 보여준다. 시제품 ADC의 칩 면적은 $0.76mm^2$이며, 1.2V 전원 전압과 200MS/s의 동작 속도에서 75.6mW의 전력을 소모한다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제47권2호
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• pp.25-34
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• 2010

본 논문에서는 주파수 배가 방법을 사용한 초고속 전압 제어 링 발진기를 제안하였다. 제안한 전압 제어 발진기는 TSMC 0.18um 1.8V CMOS 공정을 사용하여 설계하였다. 제안한 주파수 배가 방법은 한 주기 안에서 $90^{\circ}$의 위상차를 가지는 4개의 신호를 AND-OR 연산하여 기본 신호의 두 배 주파수를 가지는 신호를 얻어내는 방법이다. 제안한 발진기는 차동 4단 링 발진기와 NAND 게이트를 사용하여 구성하였다. 전압 제어 링 발진기는 완전 차동 형태로 설계하여 정확하게 $90^{\circ}$의 위상차를 가지는 4개의 신호를 얻을 수 있었으며 공통 모드 잡음에 대해 우수한 잡음 성능을 가지게 되었다. 주파수 배가회로는 AND나 OR 게이트에 비해 집적도가 뛰어난 NAND 게이트를 사용하여 AND-OR 연산을 구현하였다. 설계된 전압 제어 링 발진기는 컨트롤 전압에 따라 3.72GHz에서 8GHz의 출력 주파수를 가지며 4GHz에서 4.7mW의 소비 전력과 1MHz 오프셋 주파수에서 -86.79dBc/Hz의 위상잡음 성능을 가짐을 검증하였다. 기존의 고속 전압 제어 링 발진기와의 비교에서도 모든 면에서 가장 뛰어난 성능을 보였고 저렴한 고속 주파수 합성기와 위상 고정 루프 등에 응용될 수 있음을 보였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제48권1호
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• pp.31-38
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• 2011

고속 전송 시스템에 대한 수요가 증가함에 따라 채널의 제한된 대역폭을 극복하기 위한 적응형 등화기가 수신기에 널리 사용되고 있다. 수신기 칩의 테스트 비용을 절감하기 위하여 칩 내부에서 데이터의 아이 열림 정도를 측정할 수 있는 온 칩 eye-opening monitoring (EOM) 기술이 사용될 수 있다. 본 논문에서는 EOM 기능을 탑재한 10Gb/s 적응형 2탭 look-ahead decision feedback equalizer (DFE)를 제안한다. 제안된 EOM 회로는 기존의 방식과 달리 look-ahead DFE의 등화 신호를 모니터링 할 수 있다. 수신 신호의 아이로부터 포스트 커서의 크기를 측정한 후, 등화 계수가 제안된 알고리즘에 의하여 계산된다. 제안된 회로는 90nm CMOS 공정에 설계되었으며 알고리즘과 함께 post-layout 시뮬레이션을 통하여 동작을 검증하였다. DFE 코어논 $110{\times}95{\mu}m^2$의 면적을 가지고 1.2V의 전원에서 11mW를 소모한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권1호
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• pp.627-633
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• 2015

본 논문에서는 고속 PMIC(Power Management Integrated Circuit) 회로를 위한 저전압 입력 보호기능을 가지는 모바일용 LDO(Low Drop-Out) 레귤레이터를 설계하였다. 설계된 LDO 레귤레이터는 밴드갭 기준전압회로, 오차 증폭회로, 파워 트랜지스터 등으로 이루어진다. LDO 레귤레이터는 3.3 V 전원전압으로부터 2.5 V 출력을 갖도록 설계되었으며, 저전압 입력보호 기능을 하는 UVLO 회로는 전원부와 파워 트랜지스터 사이에 삽입된다. 또한 UVLO는 3.3 V 구동전압에서, 하강시 1.2 V 에서 LDO 레귤레이터 동작을 멈추게 하고, 구동전압 상승 시 2.5 V 에서 LDO 레귤레이터가 정상 동작한다. $0.35{\mu}m$ 5 V 저전압 CMOS 공정을 사용하여 모의실험 한 결과, 설계한 LDO 레귤레이터는 0.713 mV/V의 라인레귤레이션을 가지고, 부하전류가 0 mA에서 40 mA로 변할 때 $8.35{\mu}V/mA$의 로드레귤레이션을 보였다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제43권4호
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• pp.53-59
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• 2006

본 논문에서는 새로운 정밀 계측기용 전파 정류 회로를 제안하고 설계하여, 칩으로 구현 후 검증한 것에 대해 기술하였다. 기존의 회로는 회로가 복잡하고, 신호의 출력범위가 공통모드 (VDD/2) 전압부터 제한된 크기의 출력 전압 까지만 동작하는 문제점이 있었다. 제안된 회로에서는 2개의 2x1 먹스, 1개의 차동 차이 증폭기, 1개의 고속비교기를 이용하여 간단하게 구현하였다. 특히 하나의 차동 차이 증폭기를 이용하여 입력된 신호를 접지(Ground) 레벨로 낮추는 기능과 2배 증폭 기능을 동시에 수행하게 함으로서 신호 전압 전 영역 (Vss 부터 전원 전압 VDD 까지)으로 동작하도록 설계하였다. 기존의 회로에 비해 50% 이상의 하드웨어 면적과 소모전력 감소 효과를 얻었다. 제안된 전파정류회로는 0.35 um 1-poly 2-metal 표준 CMOS 공정을 이용하여 구현하여 검증하였다. 칩 면적은 $150um{\times}450um$ 이며 전력 소모는 3.3V 전원 전압에서 840uW이다

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제48권4호
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• pp.14-23
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• 2011

본 논문에서는 자체보정 벡터 발생기(Self-Calibrated Vector Generator)를 이용한 7-bit 2GSPS folding/interpolation A/D Converter (ADC)를 제안한다. 제안하는 ADC는 2GSPS 의 고속 변환에 적합한 상위 2-bit, 하위 5-bit 인 분할구조로 설계 되었으며, 각각의 folding/interpolation rate는 4와 8로 설정되었다. 최대 1GHz의 높은 입력신호를 처리하기 위해 cascade 구조의 preprocessing block을 적용하였으며, 전압 구동 방식 interpolation 기법을 적용하여 기준전압 생성 시 발생하는 추가적인 전력소모를 최소화하였다. 또한, 새로운 개념의 자체보정 벡터 발생기를 이용하여 device mismatch, 기생 저항 및 커패시턴스 등에 의한 offset error를 최소화하였다. 제안하는 ADC는 1.2V 0.13um 1-poly 7-metal CMOS 공정을 사용하여 설계 되었으며 calibration 회로를 포함한 유효 칩 면적은 2.5$mm^2$ 이다. 측정 결과 입력 주파수 9MHz, sampling 주파수 2GHz에서 39.49dB의 SNDR 특성을 보이며, calibration 회로의 작동결과 약 3dB 정도의 SNDR의 상승을 확인하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제49권3호
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• pp.1-7
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• 2012

본 논문에서는 모바일 정보기기의 배터리 전력 관리를 제어하는 IBS(Intelligent Battery sensor), BMS(Battery Management System) 등의 PMIC(Power Management IC) 기술에 적합한 9b 2MHz 사이클릭 폴딩 ADC(Analog-to-Digital Converter)를 제안한다. 제안하는 ADC는 응용기술에 적합한 고해상도를 만족시키는 동시에 폴딩 신호처리를 사용함으로써 고속 동작이 가능하다. 또한 폴딩 블록의 하나의 단만을 반복적으로 순환하는 구조로 설계되기 때문에 전체 크기가 줄어들 뿐 아니라 전력소모도 최소화 할 수 있다. 제안하는 시제품 ADC는 0.35um 2P4M CMOS 공정으로 제작되었으며, 측정된 INL 및 DNL은 각각 ${\pm}1.5/{\pm}1.0\;LSB$ 이내로 들어온 것을 확인하였다. 또한 2MS/s 동작 속도에서 SNDR 및 SFDR 이 각각 최대 48dB, 60dB이고, 전력 소모는 3.3V 전원 전압에서 110mW 이며 제작된 ADC의 칩 면적은 $10mm^2$이다.

• 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.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권1호
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• pp.123-130
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• 2016

본 논문에서는 멀티미디어용 알고리즘을 고속으로 처리하기 위한 고성능 연산 회로를 설계하였다. 3단 파이프라인 구조로 동작하는 연산회로는 4개의 16-비트${\times}$16-비트 곱셈기의 효율적인 구성, 캐리 보존 형식 데이터에 대한 새로운 부호 확장 기법과 다수 개의 부분 곱셈 결과의 통합과정에 부호 확장을 제거하는 교정 상수 기법을 사용하여 복소수 데이터와 가변 길이 고정 소수점 데이터에 대한 38개의 연산을 처리할 수 있다. 설계한 프로세서는 45nm CMOS 공정에서 최대 동작 속도는 300 MHz이며 약 37,000 게이트로 구성되며 300 MCOPS의 연산 성능을 갖는다. 연산 프로세서는 높은 연산 속도와 응용 분야에 특화된 다양한 연산 지원으로 멀티미디어 프로세서에 효율적으로 응용 가능하다.