• 한국정보통신학회논문지
• /
• 제16권10호
• /
• pp.2237-2246
• /
• 2012

본 논문에서는 구강센서를 소형화하고 제조 원가를 낮추기 위해 구강센서에서 필요로 하는 바이어스 회로를 구강센서 칩 내부에서 만들어주었다. 제안된 DC-DC 변환기 회로는 기준전류 발생기(reference current generator) 회로의 IREF를 이용하여 전압 레귤레이터(voltage regulator)에 필요한 기준전류와 바이어스 전류를 각각 공급해준다. 이들 전류가 각각의 전압 레귤레이 회로에서 해당되는 기준전압을 생성하여 부궤환(negative feedback)에 의해 목표전압을 regulation하게 된다. 그리고 기준전류가 전류 복사비(current mirror ratio)에 의해 mirroring되어 정전류인 IB0/IB1을 공급해주고, VREF 전압을 공급해주도록 설계하였다. $0.18{\mu}m$ X-ray CMOS 이미지 센서 공정을 이용하여 설계된 구강센서의 DC-DC 변환기의 출력 전압의 평균 전압, ${\sigma}$와 $4{\sigma}$는 양호한 측정 결과를 얻었다. 그리고 line-pair pattern 영상은 blurring 없이 높은 해상도 특성을 보였으며, 좋은 구강 영상을 획득하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
• /
• 제46권2호
• /
• pp.93-100
• /
• 2009

본 논문에서는 전하 펌프(charge pimp) 방식의 전압 더블러(voltage doubler) 구조를 이용한 4채널 DC-DC 컨버터 개발을 소개한다. 무선 통신 트랜시버 내부에 위치하는 FEM(Front End Module)에서의 사용을 목표로 연구 개발 중인 정전 용량형 SP4T RF MEMS 스위치 구동용 DC-DC 컨버터를 개발하였다. 소비 전력이 적으며 작은 면적을 차지하는 전하 펌프 구조와 10MHz 스위칭 주파수를 이용하여 3.3V에서 $11.3{\pm}0.1V$, $12.4{\pm}0.1V$, $14.1{\pm}0.2V$로 승압한다. 전압 레벨 변환기(Voltage level shifter)를 이용하여 DC-DC 컨버터의 출력을 3.3V 신호로 선택적으로 온오프(on/off) 할 수 있으며 정전 용량형 MEMS 기기에 선택적으로 전달할 수 있도록 구현하였다. 칩 외부에 수동 소자를 추가하지 않고 칩 내부에 CMOS 공정 중에 제작된 저항과 커패시터만으로 원하는 출력을 낼 수 있도록 설계하였다. 전체 칩의 크기는 패드를 포함하여 $2.8{\times}2.1mm^2$이며 소비 전력은 7.52mW, 7.82mW, 8.61mW이다.

• 전자공학회논문지
• /
• 제51권10호
• /
• pp.80-86
• /
• 2014

본 연구를 통해서 정전용량 방식의 이차원 마이크로볼로미터를 위한 저잡음 신호취득 회로를 연구하였다. 잡음 대역폭이 매우 낮고 픽셀 면적이 작기 때문에 비 적분형 방식의 간단하고 효과적인 픽셀 단위의 회로를 사용했다. 또한, 가장 문제가 되는 kT/C 잡음을 줄이고 전력소모를 낮추기 위해 새로운 CDS 방식을 열 단위의 회로에 사용했다. 제안하는 회로는 $0.35-{\mu}m$ 2-poly 4-metal CMOS 공정을 이용하여 설계했고, 마이크로볼로미터의 픽셀 크기는 $50{\mu}m{\times}50{\mu}m$이다. 제안하는 신호취득회로는 볼로미터의 kT/C 잡음 등을 포함한 저주파 잡음을 효과적으로 제거하며, 제작된 칩에 대한 잡음 측정을 통하여 이를 검증하였다. 제안하는 회로는 간단한 신호취득 회로에 비해 그 잡음을 30 %에서 55 % 이하까지 개선할 수 있으며, 전체 감지시스템의 잡음등가온도차(NETD)를 21.5 mK 정도로 낮출 수 있다.

• 전기전자학회논문지
• /
• 제2권2호
• /
• pp.278-284
• /
• 1998

본 논문에서는 HDTV 응용을 위한 10b 저전력 CMOS A/D 변환기 (analog-to-digital converter : ADC) 회로를 제안한다. 제안된 ADC의 전체 구조는 응용되는 시스템의 속도와 해상도 등의 사양을 고려하여 다단 파이프라인 구조가 적용되었다. 본 시스템이 갖는 회로적 특성은 다음과 같이 요약할 수 있다. 첫째, 전원전압의 변화에도 일정한 시스템 성능을 얻을 수 있는 바이어스 회로의 선택적 채널길이 조정기법을 제안한다. 둘째, 고속 2단 증폭기의 전력소모를 줄이기 위하여 증폭기가 사용되지 않는 동안 동작 전류 공급을 줄이는 전력소모 최적화 기법을 사용한다. 넷째, 다단 파이프라인 구조에서 최종단으로 갈수록 정확도 및 잡음 특성 등에서 여유를 얻을 수 있는 점을 고려한 캐패시터 스케일링 기법의 적용으로 면적 및 전력소모를 감소시킨다. 제안된 ADC는 0.8 um double-poly double-metal n-well CMOS 공정 변수를 사용하여 설계 및 제작되었고, 시제품 ADC의 성능 측정 결과는 Differential Nonlinearity (DNL) ${\pm}0.6LSB$, Integral Nonlinearity (INL) ${\pm}2.0LSB$ 수준이며, 전력소모는 3 V 및 40 MHz 동작시에는 119 mW, 5 V 및 50 MHz 동작시에는 320 mW로 측정되었다.

• 대한전자공학회논문지SD
• /
• 제41권12호
• /
• pp.59-65
• /
• 2004

적외선 소자로부터 생성되는 신호의 잡음 특성의 향상, 즉 좋은 영상을 얻기 위해서 적외선 영상신호 취득회로(ROIC)에서는 안정적인 기준 전압원이 필요하다. 본 논문은 극저온인 77K에서 동작하는 적외선 영상신호 취득회로(readout integrated circuit)를 위한 밴드갭 회로를 처음으로 제작한 후 측정, 평가하여 그 실용 가능성을 입증하고 있다. 밴드갭 회로는 대표적인 전압 기준회로로서 기존에 발표된 대부분의 밴드갭 회로는 실온에서 동작하는 것이며, 액체질소 온도 77K에서는 그 특성이 적합하지 않다. 본 논문에서는 극저온에서 동작하는 밴드갭 회로 설계를 위하여, 그에 맞는 회로를 선택하여 온도변화에 따른 사용되는 소자들의 파라미터에 대한 이론정립을 통한 그것의 특성을 살펴보고, 이러한 특성들을 고려하여 저온동작에 적합도록 하였다. 이 회로는 Hynix 0.6um standard CMOS 공정을 통해서 제작되었으며, 측정된 출력전압($V_{out}$)은 60K에서 110K까지 1.0396$\pm$0.0015V로서 기존의 실온에 동작하던 밴드갭 회로보다 더 높은 안정도를 보여주었다.

• 대한전자공학회논문지SD
• /
• 제42권8호
• /
• pp.43-52
• /
• 2005

프리스케일러는 PLL(Phase Locked Loop)의 동작속도를 결정하는 중요한 부분으로서 저전력의 요구조건 또한 만족해야 한다. 따라서 프리스케일러에 적용되는 TSPC(True single pulse clocked) D-플립플롭의 설계가 중요하다. 기존의 TSPC D-플런플롭은 출력단의 글리치(glitch) 문제와 클럭의 프리차지(precharge)구간에서 내부노드의 불필요한 방전으로 인한 소비전력이 증가하는 단점이 있다. 본 논문에서는 프리차지와 방전을 위한 클럭 트랜지스터 패스를 공유함으로서 클럭 트랜지스터의 수를 감소시켰고, 입력 단에 PMOS 트랜지스터를 추가하여 프리차지 구간동안의 불필요한 방전을 차단함으로서 소비전력을 최소화하였다. 또한 출력 단에 mos 트랜지스터를 추가함으로서 글리치 문제를 제거했고, 안정적인 동작을 하는 TSPC D-플립플롭을 제안하였다. 제안된 D-플립플롭을 프리스케일러에 적용시켜 검증한 결과 3.3V에서의 최대동작주파수는 2.92GHz, 소비전력은 10.61mw로 기존의 회로$^[6]$와 비교하였을 때 PDP(Power-Delay-Product) 측면에서 $45.4\%$의 개선된 결과를 얻었다.

• 대한전자공학회논문지SD
• /
• 제43권11호
• /
• pp.83-89
• /
• 2006

본 논문에서는 무선통신용 송수신기에 집적화할 수 있도록 $0.35{\mu}m$ CMOS n-well 1-poly 4-metal 공정을 이용하여 3.3V의 전원 전압으로 동작하는 I/Q 채널 12비트 120MHz 전류구동 D/A 변환기를 설계하였다. 설계된 12비트 D/A 변환기는 4비트 온도계 디코더를 3단 구성하여 글리치 에너지와 선형오차 특성을 최소화하였다. 측정된 선형오차인 INL/DNL은 각각 ${\pm}1.5LSB$, ${\pm}1.3LSB$이며, 글리치 에너지는 31pV.s 로 측정되었고, 전력소모는 105mW이다. 샘플링 및 입력주파수가 각각 120MHz, 1MHz일 때, 싱글 톤 테스트에서 유효비트수는 10.5비트로 측정되었다. 듀얼 톤 테스트에서 1MHz/1.1MHz의 기저대역신호는 0.9MHz/1.2MHz의 영상신호 차이가 -63dB 나타나는 것으로 측정되었다.

• 한국전자파학회논문지
• /
• 제21권10호
• /
• pp.1169-1176
• /
• 2010

본 논문에서는 L1/L2 이중-밴드 GPS(Global Positioning System) 수신기용 RF 전단부를 설계하였다. 수신기는 Low IF 구조이며, 인덕터를 사용하지 않는 광대역 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier: LNA)와 이미지 제거를 위하여 다상 여과기(poly-phase filter)를 포함하는 quadrature 하향 변환 주파수 혼합기(quadrature down-conversion mixer) 및 전류 모드 논리(Current Mode Logic: CML) 주파수 분배기로 구성되어 있다. 저잡음 증폭기와 이미지 제거 주파수 혼합기는 높은 이득과 헤드룸 문제를 해결하기 위하여 전류 블리딩 기술을 이용하였으며, 광대역 입력 정합을 구현하기 위하여 공통 드레인 피드백을 이용하였다. $0.18{\mu}m$ CMOS 공정을 이용해 제작된 RF 전단부는 L1 밴드에서 38 dB 그리고 L2 밴드에서 41 dB의 이득을 보이며, IIP3는 L1 밴드에서 -29 dBm, L2 밴드에서는 -33 dBm이다. 입력 정합은 50 MHz에서 3 GHz까지 -10 dB 이하를 만족하며, 잡음 지수(Noise Figure: NF)는 L1 밴드에서는 3.81dB, L2 밴드에서는 3.71 dB를 보인다. 이미지 주파수 제거율은 36.5 dB이다. 설계된 RF 전단부의 칩 사이즈는 $1.2{\times}1.35mm^2$이다.

• 전자공학회논문지
• /
• 제54권5호
• /
• pp.24-32
• /
• 2017

본 논문에서는 생체 신호 처리를 위한 12비트 이상의 고 해상도를 갖는 저 전력 CMOS 4차 델타-시그마 변조기를 설계하였다. 제안하는 4차 델타-시그마 변조기는 시간 분할 기법을 이용하여 회로를 시간에 따라 재구성해 4개의 연산증폭기가 필요한 회로를 1개의 연산증폭기만으로 구동 시켰다. 이를 통하여 일반적인 구조보다 전력소모를 75% 감소시킬 수 있다. 또한 kT/C 잡음과 칩 면적을 고려하여 변조기의 입력단과 출력 단의 커패시터들을 안정적으로 구동하기 위하여 적분기내 가변되는 증폭기를 설계하였다. 첫 번째와 두 번째 클럭 위상에서는 2단 연산 증폭기가 동작하고, 세 번째와 네 번째 위상에서는 1단 연산 증폭기가 동작한다. 이로 인하여 두 가지 위상 조건에서 연산증폭기의 위상여유가 60~90도 이내에 존재하게 하므로서 변조기의 안정성을 크게 향상시켰다. 제안한 변조기는 $0.18{\mu}m$ CMOS N-well 1 poly 6 metal 공정을 이용하여 제작되었으며, 1.8V의 공급전압에서 $354{\mu}W$의 전력소모가 측정되었다. 256kHz의 동작주파수, 128배의 오버샘플링 비율 조건에서 250Hz의 입력 신호를 인가하였을 때, 최대 SNDR은 72.8dB, ENOB은 11.8 비트로 측정되었다. 또한 종합 성능 평가지수인 FOM(Walden)은 49.6pJ/step, FOM(Schreier)는 154.5dB로 측정되었다.

• 대한전자공학회논문지SD
• /
• 제47권4호
• /
• pp.75-87
• /
• 2010

표준 CMOS 공정에서 제작 가능한 보호용 싸이리스터 소자와 다이오드 소자를 사용하는 RF IC용 두 가지 입력 ESD 보호회로 방식을 대상으로, 2차원 소자 시뮬레이터를 이용하는 DC 해석, 혼합모드 과도해석 및 AC 해석을 통해 보호용 소자내 격자온도 상승 및 입력버퍼단의 게이트 산화막 인가전압 측면에서의 HBM ESD 보호강도에 대한 심도있는 비교 분석을 시도한다. 이를 위해, 입력 ESD 보호회로가 장착된 CMOS 칩의 입력 HBM 테스트 상황에 대한 등가회로를 구성하고, 5가지 HBM 테스트 모드에 대해 최대 6개의 보호용 소자를 포함하는 혼합모드 과도 시뮬레이션을 시행하고 그 결과를 분석함으로써 실제 테스트에서 발생할 수 있는 문제점들에 대한 상세한 분석을 시도한다. 이 과정에서 보호용 소자 내 바이폴라 트랜지스터의 트리거를 수월케 하는 방안을 제안하며, 두 가지 보호회로 방식에서 내부회로의 게이트 산화막 파괴는 보호용 소자 내에 존재하는 NMOS 구조의 접합 항복전압에 의해 결정됨을 규명한다. RF IC용 입력 보호회로로서의 두 가지 보호방식의 특성 차이에 대해 설명하는 한편, 각 보호용 소자와 회로의 설계와 관련되는 유용한 기준을 제시한다.