본 논문에서는 GHz 대역의 고속 클럭 신호를 필요로 하는 데이터 통신 시스템 분야에 응용될 수 있는 새로운 구조의 클럭 및 데이터 복원회로를 제안하였다. 제안된 회로는 고속의 데이터 전송시 주로 사용되는 NRZ 형태의 데이터 복원에 적합한 구조로서 NRZ 데이터가 주입될 경우에 위상동기 회로에 발생하는 주요 잡음원인인 high frequency jitter를 방지하기 위한 새로운 위상 검출구조를 갖추고 있어서 보다 안정적인 클럭을 제공할 수 있다. 또 가변적인 지연시간을 갖는 delay cell을 이용한 위상검출기를 제안하여 위상 검출기가 갖는 dead zone 문제를 없애고, 항상 최적의 동작을 수행하여 빠른 동기 시간을 갖도록 하였다. Gbps급 대용량의 데이터를 복원하기 위한 클럭 생성을 목표로 하여 CMOS 0.25$\mu\textrm{m}$ 공정을 사용하여 설계한 후 그 동작을 HSPICE post-layout simulation을 통해 검증하였다.
선형적인 읽기와 쓰기 특성을 가지고 있는 승자전취메커니즘 방식의 아날로그 메모리를 구현하였다. 메모리의 읽기 동작은 연상메모리의 최적 함수 선택을 위하여 절대값 회로와 승자전취메커니즘 회로가 이용된다. 본 연구에서는 병렬의 고속 쓰기와 읽기 동작뿐만 아니라 고집적을 가능하게 하는 시스템 구성이 실현된다. 복수의 메모리 셀의 구현이 더 높은 집적도와 고속의 쓰기 읽기를 위하여 구현된다. 실시간 인식을 위하여 본 연구에서 사용된 함수는 이상적이며 메커니즘의 시뮬레이션을 위하여 MOSIS의 $1.2{\mu}$ 더블폴리 CMOS 공정 파라미터를 사용하였다.
본 논문은 레이더 시스템이나 위성 통신용으로 사용되어지는 LVA(Logarithmic Video Amplifier) 설계에 관한 내용이다. 제안된 LVA는 입력단, 증폭단, 그리고 출력단으로 나뉘어진다. 넓은 동작 영역과 고속특성을 갖도록 새로운 직 ${\cdot}$ 병렬 구조를 제안하였으며 LVA와 전단인 Detector Diode와의 입력 범위 조절을 위하여 새로운 입력단을 설계하였다. 제안된 LVA는 1.5 um, 2-poly, 2-Metal, n-well, BiCMOS, 공정을 사용하였으며, 유효 칩 면적은 1310 um x 1540 um 고 10V 전압에서 190 mW 의 전력 소모를 나타내었다. 모의 실험 및 측정을 통하여 60 dB의 동작영역과 100 ns의 falling time을 나타내었다.
IEEE802.15.4 체계의 USN 센서노드 무선통신부에 내장하기 위한 5.0GHz 광대역 RF 주파수 합성기를 0.18${\mu}m$ 실리콘 CMOS 기술을 이용하여 제작하였다. 고속 저잡음 특성을 얻기 위하여 VCO, 프리스케일러, 1/N 분주기, ${\Sigma}-{\Delta}$ 모듈레이터 분수형 분주기, PLL 공통 회로 등의 설계 최적화에 중점을 두고 설계하였으며, 특히 VCO는 N-P MOS 코어 구조 및 12단 캡 뱅크를 적용하여 고속 및 광대역 튜닝 범위를 동시에 확보하였다. 설계된 칩의 크기는 $1.1{\times}0.7mm^2$이며, IP로 활용하기 위한 코어 부분의 크기는 $1.0{\times}0.4mm^2$이다. 주파수합성기를 제작한 다음 측을 통하여 분석해 본 결과 발진 범위 및 주파수 특성이 양호하게 나타났다.
본 논문은 IC chip내에서 전압을 낮추는 목적으로 사용되는 VDC 회로의 주파수 특성을 향상시키기 위한 새로운 회로를 제안한다. 제안된 회로에는 적응 바이어싱 방법을 통해 저전력소모 및 고속동작을 동시에 만족하는 두 개의 센서와 이 센서로 구동되는 3개의 transistor가 부가적으로 첨가되어 구동 transistor의 gate 충.방진 전류를 보상하여 구동회로의 정상동작을 유지시켜준다. 본 연구에 사용된 회로는 $0.62{\mu}m$ N well CMOS 공정을 사용하였으며, H spice simulation 결과, 내부전압의 변화폭은 부하전류가 0에서 $200m{\Lambda}$까지 5ns동안 증가할 경우 약 1.0V로, $200m{\Lambda}$에서 0으로 감소할 경우 약 0.6V로, 내부전압 회복시간은 증가시 7ns, 감소시 10ns로, 일반적인 구동방식에 비해 성능이 향상되었으며 전체 회로에 소모하는 power는 약 1.2mW로 매우 작았다.
USN 센서노드 무선통신부에 내장하기 위한 1.9GHz RF 주파수 합성기를 $0.18{\mu}m$ 실리콘 CMOS 기술을 이용하여 구현하였다. 고속 저잡음 특성을 얻기 위하여 VCO, 프리스케일러, 1/N 분주기, ${\Sigma }-{\Delta}$ 모듈레이터 분수형 분주기, PLL 공통 회로 등의 설계 최적화에 중점을 두고 설계하였으며, 특히 VCO는 N-P MOS 코어 구조 및 캡 뱅크를 적용하여 고속 저전력 및 넓은 튜닝 범위를 확보하였다. 설계된 칩의 크기는 $1.2{\times}0.7mm^2$이며, IP로 활용하기 위한 코어 부분의 크기는 $1.1{\times}0.4mm^2$이다. 측정 결과 PLL 회로의 잡음 면에서도 문제가 될 만한 특정 스퍼는 발생하지 않았으며, 6MHz 기본 스퍼에 해당하는 잡음은 -63.06dB로 나타났다. 위상잡음 특성은 1MHz 오프셋에서 -116.17dBc/Hz로서 양호한 특성을 보였다.
IEEE802.15.4 체계의 USN 센서노드 무선통신부에 내장하기 위한 5.0GHz 광대역 RF 주파수 합성기를 $0.18{\mu}m$ 실리콘 CMOS 기술을 이용하여 설계하였다. 고속 저잡음 특성을 얻기 위하여 VCO, 프리스케일러, 1/N 분주기, ${\Sigma}-{\Delta}$ 모듈레이터 분수형 분주기, PLL 공통 회로 등의 설계 최적화에 중점을 두고 설계하였으며, 특히 VCO는 N-P MOS 코어 구조 및 12단 캡 뱅크를 적용하여 고속 저전력 및 광대역 튜닝 범위를 확보하였다. 설계된 칩의 크기는 $1.1*0.7mm^2$이며, IP로 활용하기 위한 코어 부분의 크기는 $1.0*0.4mm^2$이다. 2가지 종류의 주파수합성기를 설계한 다음 모의실험을 통하여 비교 분석해 본 결과 일부 특성만 개선한다면 IP로써 사용하는데 문제가 없을 것으로 나타났다.
본 논문에서는 고속 동작과 저전력 동작을 요구하는 디지털 회로 시스템에 사용될 수 있는 Current-mode FIR Filter를 위한 OTA(:Operational Trans-conductance Amplifier) 회로를 제안한다. Current-mode 신호처리는 동작 주파수와 상관없이 일정한 전력을 유지하는 특징이 있기 때문에 고속 동작을 요구하는 디지털 회로 시스템의 저전력 동작에 매우 유용한 회로설계 기술이라고 할 수 있다. 0.35um CMOS 공정을 이용한 시뮬레이션 결과, Vdd=2V에서 전원 전압의 50%에 해당하는 약 1V의 Dynamic Range를 확보하였으며, 약 0~200uA의 출력전류를 확인하였다. 설계한 OTA 회로의 전력은 약 21uW가 계산되었으며, Active Layout 면적은 $71um{\times}166um$ 사이즈로 집적화에 유리할 것으로 기대된다.
UWB의 일종인 MBOA 무선통신 시스템에 내장하기 위한 광대역 RF 주파수 합성기를 $0.13{\mu}m$ 실리콘 CMOS 기술을 이용하여 설계하였다. 효율적인 MBOA 클록신호 생성을 위하여 낮은 주파수를 갖는 하위 밴드에서는 큰 배수로 주파수를 합성하고, 높은 주파수를 갖는 상위 밴드에서는 작은 배수로 주파수를 합성함으로서 VCO의 발진범위를 대폭 줄일 수 있는 새로운 방법을 적용하였다. 설계된 PLL 회로는 P-MOS 코어 구조의 VCO 및 수퍼 다이나믹 구조의 주파수 분할기를 사용하여 고속 및 광대역 동작 범위를 확보하였다.
3차원 그래픽 API인 OpenGL과 Direct3D를 효율적으로 처리하기 위해 sine, cosine, 역수, 역제곱근, 지수 및 로그 연산을 처리하는 부동소수점 연산회로를 설계하였다. 고속 연산과 2 ulp 보다 작은 오차를 만족시키기 위해 2차 최대최소 근사 방식과 테이블 룩업 방식을 사용하였다. 설계된 회로는 65nm CMOS 표준 셀 조건에서 2.3-ns의 최대 지연시간을 갖고 있으며, 약 23,300 게이트로 구성된다. 최대 400 MFLOPS의 연산 성능과 높은 정밀도로, 설계한 연산회로는 3차원 모바일 그래픽 분야에 효율적으로 적용 가능하다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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