• 전자공학회논문지A
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• 제32A권12호
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• pp.220-228
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• 1995

An optimized 4-stage 12-bit pipelined CMOS analog-to-digital converter (ADC) architecture is proposed to obtain high linearity and high yield. The ADC based on a multiplying digital-to-analog converter (MDAC) selectively employs a binary-weighted-capacitor (BWC) array in the front-end stage and a unit-capacitor (UC) array in the back-end stages to improve integral nonlinearity (INL) and differential nonlinearity (DNL) simultaneously whil maintaining high yield. A digital-domain nonlinear error calibration technique is applied in the first stage of the ADC to improve its accuracy to 12-bit level. The largest DNL error in the mid-point code of the ADC is reduced by avoiding a code-error symmetry observed in a conventional digitally calibrated ADC is reduced by avoiding a code-error symmetry observed in a conventional digitally calibrated ADC is simulated to prove the effectiveness of the proposed ADC architecture.

• 전기학회논문지
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• 제60권2호
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• pp.455-458
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• 2011

4:10 deserializer is proposed to recover 1:10 serial data using 1/4-rate clock. And then, 1/4-rate CDR(Clock and Data Recovery) circuit was designed for SERDES of high-speed serial display interface. The reduction of clock frequency using 1/4-rate clocking helps relax the speed limitation when higher data transfer is demanded. This circuit is composed of 1/4-rate sampler, PEL(Phase Error Logic), Majority Voting, Digital Filter, DPC(Digital to Phase Converter) and 4:10 deserializer. The designed CDR has been designed in a standard $0.18{\mu}m$ 1P6M CMOS technology and the recovered data jitter is 14ps in simulation.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제43권11호
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• pp.58-68
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• 2006

본 논문에서는 차세대 디지털 TV 및 무선 랜 등과 같이 고속에서 저전압, 저전력 및 소면적을 동시에 요구하는 고성능 집적시스템을 위한 10b 250MS/s $1.8mm^2$ 85mW 0.13um CMOS A/D 변환기 (ADC)를 제안한다. 제안하는 ADC는 요구되는 10b 해상도에서 250MS/s의 아주 빠른 속도 사양을 만족시키면서, 면적 및 전력 소모를 최소화하기 위해 3단 파이프라인 구조를 사용하였다. 입력단 SHA 회로는 게이트-부트스트래핑 (gate-bootstrapping) 기법을 적용한 샘플링 스위치 혹은 CMOS 샘플링스위치 등 어떤 형태를 사용할 경우에도 10비트 이상의 해상도를 유지하도록 하였으며, SHA 및 두개의 MDAC에 사용되는 증폭기는 트랜스컨덕턴스 비율을 적절히 조정한 2단 증폭기를 사용함으로써 10비트에서 요구되는 DC 전압 이득과 250MS/s에서 요구되는 대역폭을 얻음과 동시에 필요한 위상 여유를 갖도록 하였다. 또한, 2개의 MDAC의 커패시터 열에는 소자 부정합에 의한 영향을 최소화하기 위해서 인접신호에 덜 민감한 향상된 3차원 완전 대칭 구조의 커패시터 레이아웃 기법을 제안하였으며, 기준 전류 및 전압 발생기는 온-칩 RC 필터를 사용하여 잡음을 최소화하고, 필요시 선택적으로 다른 크기의 기준 전압을 외부에서 인가할 수 있도록 설계하였다. 제안하는 시제품 ADC는 0.13um 1P8M CMOS 공정으로 제작되었으며, 측정된 DNL 및 INL은 각각 최대 0.24LSB, 0.35LSB 수준을 보여준다. 또한, 동적 성능으로는 200MS/s와 250MS/s의 동작 속도에서 각각 최대 54dB, 48dB의 SNDR과 67dB, 61dB의 SFDR을 보여준다. 시제품 ADC의 칩 면적은 $1.8mm^2$이며 전력 소모는 1.2V 전원 전압에서 최대 동작 속도인 250MS/s일 때 85mW이다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권4호
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• pp.62-68
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• 2010

본 논문에서는 주로 소면적 구현을 위하여 세그먼트 부분 정합 기법을 적용한 10비트 100MS/s DAC를 제안한다. 제안하는 DAC는 비교적 적은 수의 소자로도 요구되는 선형성을 유지하면서 고속으로 부하저항의 구동이 가능한 세그먼트 전류 구동방식 구조를 사용하였으며, 제안하는 세그먼트 부분 정합 기법을 적용하여 정합이 필요한 전류 셀들의 숫자와 크기를 줄였다. 또한, 전류 셀에는 작은 크기의 소자를 사용하면서도 높은 출력 임피던스를 얻을 수 있도록 이중-캐스코드 구조를 채용하였다. 시제품 DAC는 0.13um CMOS 공정으로 제작되었으며, 유효 면적의 크기는 $0.13mm^2$이다. 시제품 측정 결과, 3.3V의 전원전압과 $1V_{p-p}$의 단일 출력 범위 조건에서 $50{\Omega}$의 부하저항을 구동할 때 DNL 및 INL은 각각 -0.73LSB, -0.76LSB 수준이며, SFDR은 100MS/s의 동작 속도에서 최대 58.6dB이다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제42권2호
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• pp.23-30
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• 2005

이 논문에서는 낮은 stand-by power 및 DLL의 재동작 후 fast relocking 구조를 가지는 저전력, 고속 VISI 칩용 DLL(지연 고정 루프) 기반의 다중 클락 발생기를 제안하였다. 제안된 구조는 주파수 곱셈기를 이용하여 주파수 체배가 가능하며 시스템 클락의 듀티비에 상관없이 항상 50:50 듀티비를 위한 Duty-Cycle Correction 구조를 가지고 있다. 또한 DAC를 이용한 디지털 컨트롤 구조를 클락 시스템이 standby-mode에서 operation-mode 전환 후 빠른 relocking 동작을 보장하고 아날로그 locking 정보를 레지스터에 디지털 코드로 저장하기 위해 사용하였다. 클락 multiplication을 위한 주파수 곱셈기 구조로는 multiphase를 이용한 feed-forward duty correction 구조를 이용하여 지연 시간 없이 phase mixing으로 출력 클락의 duty error를 보정하도록 설계하였다. 본 논문에서 제안된 DLL 기반 다중 클락 발생기는 I/O 데이터 통신을 위한 외부 클락의 동기 클락과 여러 IP들을 위한 고속 및 저속 동작의 다중 클락을 제공한다. 제안된 DLL기반의 다중 클락 발생기는 $0.35-{\mu}m$ CMOS 공정으로 $1796{\mu}m\times654{\mu}m$ 면적을 가지며 동작 전압 2.3v에서 $75MHz\~550MHz$ lock 범위와 800 MHz의 최대 multiplication 주파수를 가지고 20psec 이하의 static skew를 가지도록 설계되었다.

• 전자공학회논문지
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• 제52권3호
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• pp.75-81
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• 2015

본 논문에서는 고속 데이터 전송을 위한 OFDM 시스템에 적용 가능한 고속 FFT 프로세서를 제안하였다. 8개의 병렬 경로를 가지는 MDC 파이프라인 고속 FFT 프로세서를 제안한다. 제안하는 구조는 연산과 하드웨어의 최적화를 위해 radix-$2^6$ 알고리즘에 기반하고 있다. 하드웨어 복잡도를 감소시키기 위해서 상수 곱셈기와 교환기 구조를 제안하고 새로운 스케즐링 기법을 적용하였다. 제안하는 FFT 프로세서는 새로운 구조를 적용해 지연 소자와 연산 사이클의 증가 없이 복소 곱셈기 및 연산복잡도를 감소시킬 수 있다. 또한 최적화한 twiddle factor $W_{64}$ 상수 곱셈기는 기존 복소 booth 곱셈기에 비해 65%만의 하드웨어 복잡도를 보였다. 설계한 FFT 프로세서는 Verilog HDL로 모델링하여 IBM 90nm 공정으로 합성하였으며 $0.27mm^2$의 면적과 388MHz의 주파수에서 2.7 GSample/s를 보이고 있다.

• 전자공학회논문지
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• 제54권7호
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• pp.29-35
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• 2017

본 논문에서는 고속 데이터 전송을 위해 orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) 시스템에 적용 가능한 고속 fast Fourier transform (FFT) 프로세서를 제안하였다. 제안하는 FFT 프로제서는 높은 처리율을 만족하기 위해 mixed-radix 알고리즘과 8개의 병렬 경로를 가지는 multipath delay commutator (MDC) 파이프라인 구조를 채택하였다. 하드웨어 복잡도를 줄이기 위해서 새로운 스케줄링 기법들을 적용하여 twiddle factor 연산을 위한 read-only memories (ROM)의 크기를 줄이는 구조와 복소 상수 곱셈기의 수를 줄이는 구조를 제안한다. 제안하는 구조는 지연 소자와 연산 사이클의 증가 없이 하드웨어 복잡도를 줄일 수 있다. 또한, IEEE 802.11 ac/ad와 같은 고속 OFDM 시스템을 위해 64/128/256/512-포인트 FFT 연산이 가능하다. 제안하는 FFT 프로세서는 Verilog-HDL로 모델링하여 Samsung 65nm 공정 라이브러리로 합성하여 0.36mm2의 면적과 330MHz의 동작 주파수에서 2.64 GSample/s를 보이고 있다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제40권6호
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• pp.459-468
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• 2003

본 논문에서는 차수 연산이 필요 없는 새로운 DCME 알고리즘 (Degree Computationless Modified Euclid´s Algorithm)을 사용한 저비용 고속 RS (Reed-Solomon) 복호기를 제안한다. 제안하는 구조는 차수 연산 및 비교 회로가 필요 없어 기존 수정 유클리드 구조들에 비해 매우 낮은 하드웨어 복잡도를 갖는다. 시스톨릭 에레이 (systolic array)를 이용한 제안하는 구조는 키 방정식 (key equation) 연산을 위해서 초기 지연 없이 2t 클록 사이클만을 필요로 한다. 또한, 3t＋2개의 기본 셀 (basic cell)을 사용하는 DCME 구조는 오직 하나의 PE (processing element)를 사용하므로 규칙성 (regularity) 및 비례성(scalability)을 갖는다. 0.25㎛ Faraday 라이브러리를 사용하여 논리합성을 수행한 RS 복호기는 200㎒의 동작 주파수 및 1.6Gbps의 데이터 처리 속도를 갖는다. (255, 239, 8) RS 코드 복호를 수행하는 DCME 구조와 전체 RS 복호기의 게이트 수는 각각 21,760개와 42,213개이다. 제안하는 RS 복호기는 기존 RS 복호기들에 비해 23%의 게이트 수 절감 및 전체 지연 시간의 10%가 향상되었다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2011년도 추계학술대회
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• pp.436-439
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• 2011

본 논문은 클록 보정회로를 가진 1V 2.56-GS/s 6-bit flash analog-to-digital converter (ADC) 제안한다. 제안하는 ADC 구조에서 아날로그 블록은 단일 T/H와 2단의 프리앰프, 그리고 비교기를 사용된다. 2단의 프리앰프와 비교기의 출력에 옵셋의 크기를 줄이기 위하여 저항 평균화 기법을 적용하였다. 디지털 블록은 quasi-gray rom base 구조를 사용한다. 3입력 voting 회로로 flash ADC에서 발생하기 쉬운 bubble error를 제거하였으며, 고속 동작을 위해 단일 클록을 사용하는 TSPC F/F로 구현한다. 제안하는 flash ADC는 클록 듀티 비를 조절할 수 있는 클록 보정회로를 사용한다. 클록 보정 회로는 비교기 클록 듀티 비를 조절하여 리셋 시간과 evaluation 시간의 비율을 최적화함으로 dynamic 특성을 확보한다. 제안한 flash ADC는 1V 90nm의 CMOS 공정에서 설계되었다. Full power bandwidth인 1.2 GHz 입력에 대하여 ADC 성능을 시뮬레이션을 통해 확인하였다. 설계된 flash ADC의 면적과 전력소모는 각각 $800{\times}400\;{\mu}m^2$와 193.02mW 이다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제46권2호
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• pp.72-77
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• 2009

본 논문은 별도 기준 클록 없이 고속 시리얼 데이터 통신을 위한 3.2Gb/s 클록 데이터 복원(CDR) 회로를 설명한다. CDR회로는 전체적으로 5부분으로 구성되며, 위상검출기(PD)와 주파수 검출기(FD), 다중 위상 전압 제어 발진기(VCO), 전하펌프(CP), 외부 루프필터(LF)로 구성되어 있다. CDR회로는 half-rate bang-bang 타입의 위상 검출기와 입력 pull-in 범위를 늘릴 수 있도록 half-rate 주파수 검출기를 적용하였다. VCO는 4단의 차동 지연단(delay cell)으로 구성되어 있으며 튜닝 범위와 선형성 향상을 위해 rail-to-rail 전류 바이어스단을 적용하였다 각 지연단은 풀 스윙과 듀티의 부정합을 보상할 수 있는 출력 버퍼를 갖고 있다. 구현한 CDR회로는 별도의 기준 클록 없이 넓은 pull-in 범위를 확보할 수 있으며 기준 클록 생성을 위한 부가적인 Phase-Locked Loop를 필요치 않기 때문에 칩의 면적과 전력소비를 효과적으로 줄일 수 있다. 본 CDR 회로는 0.18um 1P6M CMOS 공정을 이용하여 제작하였고 루프 필터를 제외한 전체 칩 면적은 $1{\times}1mm^2$이다. 3.2Gb/s 입력 데이터 율에서 모의실험을 통한 복원된 클록의 pk-pk 지터는 26ps이며 1.8V 전원전압에서 전체 전력소모는 63mW로 나타났다. 동일한 입력 데이터 율에서 테스트를 통한 pk-pk 지터 결과는 55ps였으며 신뢰할 수 있는 입력 데이터율 범위는 약 2.4Gb/s에서 3.4Gb/s로 나타났다.