• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2015년도 추계학술대회
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• pp.420-423
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• 2015

이진가중치 전하재분배 DAC는 커패시터를 기반으로 구동하고 커패시터 값에 따라서 데이터 변환을 시킨다. 전하재분배 DAC의 성능을 결정하는 가장 중요한 요소는 정확한 커패시터와 트랜지스터 소자들의 크기와 특성의 보장이다. 그러나 고해상도의 DAC에서는 회로의 레이아웃 설계시의 mismatch와 칩의 공정변화에 의해 다양한 기생소자 성분 발생과 소자특성의 변화를 피하기는 매우 어렵다. 이러한 소자 mismatch는 DAC 각 비트의 해당 아날로그 값에 비선형 오차를 발생시켜 SNDR 성능저하를 가져오게 된다. 본 논문에서는 커패시터 mismatch에 의한 DAC의 데이터 오차를 감지하고 이를 보상하는 방법을 제안한다. 제안된 방법은 2개의 동일한 DAC를 사용한다. 2개의 DAC는 고정된 차이를 가진 2개의 디지털 입력을 사용함으로써 각각 데이터가 변환된다. 비교기는 허용되는 차이 보다 큰 비선형 오차를 찾을 수 있다. 우리가 제안하는 보정 방법은 비교기가 오차를 제거 할 때 까지 DAC의 커패시터 사이즈를 바꾸면서 미세한 조정을 할 수 있다. 시뮬레이션은 12bit 이진가중치 전하재분배 디지털-아날로그 변환기의 커패시터 mismatch 보정과 비선형 오차를 효과적으로 감지하는 방법을 나타낸다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제46권4호
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• pp.1-9
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• 2009

본 논문에서는 디스플레이 시스템을 위한 소면적 12-bit 300MSPS의 D/A 변화기(DAC)를 제안한다. 최근 SoC(System-On-Chip) 경향에 맞는 소면적 DAC를 구현하기 위한 전체적인 구조는 6-MSB(Most Significant Bit) + 6-LSB(Least Significant Bit)의 full matrix 구조로 설계 하였다. 고해상도 동작에 요구되는 output impedance을 만족하는 monitoring bias 구조, 고속 동작 및 소면적 디지털 회로 구성을 위하여 logic과 latch 및 deglitching 역할을 동시에 할 수 있는 self-clocked switching logic을 각각 제안하였다. 설계된 DAC는 Samsung $0.13{\mu}m$ thick gate 1-poly 6-metal N-well CMOS 공정으로 제작되었다. 제작된 DAC의 측정결과 INL (Integrated Non Linearity) / DNL (Differential Non Linearity)은 ${\pm}3LSB$ / ${\pm}1LSB$ 이하로 나타났으며, 300MHz 샘플링 속도와 15MHz의 출력신호에서 SFDR은 약 70dB로 측정되었다. DAC의 유효면적은 $0.26mm^2$ ($510{\mu}m{\times}510{\mu}m$)로 기존의 DAC에 비하여 최대 40% 감소된 초소면적으로 구현되었으며, 최대 전력 소모는 100mW로 측정되었다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제12권3호
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• pp.270-277
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• 2012

This paper presents a new DAC design strategy to achieve a wideband dynamic linearity by increasing the bandwidth of the output impedance. In order to reduce the dominant parasitic capacitance of the conventional matrix structure, all the cells associated with a unit current source and its control are stacked in a single column very closely (stacked unit cell structure). To further reduce the parasitic capacitance, the size of the unit current source is considerably reduced at the sacrifice of matching yield. The degraded matching of the current sources is compensated for by a self-calibration. A prototype 6-bit 3.3-GS/s current-steering full binary DAC was fabricated in a 1P9M 90 nm CMOS process. The DAC shows an SFDR of 36.4 dB at 3.3 GS/s Nyquist input signal. The active area of the DAC occupies only $0.0546mm^2$ (0.21 mm ${\times}$ 0.26 mm).

• 전자공학회논문지
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• 제54권2호
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• pp.47-52
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• 2017

본 논문에서는 생체 신호 처리를 위한 중간 속도를 갖는 A/D 변환기 설계를 위하여 1.8V 전원의 CMOS SAR(Successive Approximation Register) A/D 변환기를 설계하였다. 본 논문에서 C-DAC Array의 MSB단을 4분할하여 선형성을 향상시킨 10비트 SAR A/D 변환기 설계를 제안한다. 아날로그 입력이 인가되는 MSB 단의 전하가 충전되는 시간을 확보하여 선형성을 높였다. MSB단이 아날로그 입력을 샘플링하는 블록이기 때문에 초기 값을 보다 정교하게 받아들이는 원리를 통해 선형성을 확보하였다. C-DAC에서 Split 커패시터를 사용하여 면적을 최소화하고, 전력을 감소시켰다. 제안된 SAR A/D 변환기는 0.18um CMOS 공정을 이용하여 설계하였고, 공급 전압 1.8V에서 4MS/s의 변환속도를 가지며, 7.5비트의 ENOB(Effective Number of Bit)이 측정되었다. $850{\times}650um^2$의 면적, 총 전력소모는 123.105uW이고, 170.016fJ/step의 FOM(Figure of Merit)을 확인할 수 있다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.149-155
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• 2015

본 논문에서는 선형성이 개선된 5MHz의 샘플링 주파수를 가지는 10-비트 디지털/아날로그 변환기를 제안한다. 제안하는 디지털/아날로그 변환기는 10-비트 R-2R 기반 디지털/아날로그 변환기, rail-to-rail 입력 범위의 차동 전압증폭기를 이용하는 출력버퍼, 그리고 바이어스 전압을 위한 밴드-갭 기준전압 회로로 구성된다. R-2R 디지털/아날로그 변환기의 2R 구현에 스위치를 위해 사용되는 인버터의 turn-on 저항 값을 포함하여 설계함으로 선형성을 개선시킨다. DAC의 최종 출력 전압 범위는 출력버퍼에 차동전압증폭기를 이용함으로 R-2R의 rail-to-rail 출력 전압으로부터 $2/3{\times}VDD$로 결정된다. 제안된 디지털/아날로그 변환기는 1.2V 공급전압과 1-poly, 8-metal을 이용하는 130nm CMOS 공정에서 구현되었다. 측정된 디지털/아날로그 변환기의 동적특성은 9.4비트의 ENOB, 58dB의 SNDR, 그리고 63dBc의 SFDR이다. 측정된 DNL과 INL은 -/+0.35LSB 미만이다. 제작된 디지털/아날로그 변환기의 면적과 전력소모는 각각 $642.9{\times}366.6{\mu}m^2$과 2.95mW이다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2007년도 제38회 하계학술대회
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• pp.1862-1863
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• 2007

Testing the analog/mixed-signal circuitry of a mixed-signal IC has become a difficult task. Offset error, gain error, Non-monotonic behavior, Differential Non-linearity(DNL) error, Integral Non-linearity(INL) error are important specifications used as test parameters for DAC. In this paper, we propose an efficient BIST structure for DAC testing. The proposed BIST adds the circuit which uses the capacitor and op-amp, and accomplishes a test.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제40권9호
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• pp.685-691
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• 2003

본 논문에서는 고속 통신 시스템 응용을 위한 12b 100 MS/s CMOS D/A 변환기(DAC) 회로를 제안한다. 제안하는 DAC는 전력소모, 면적, 선형성 및 글리치 에너지 등을 고려하여, 상위 8b는 단위 전류셀 매트릭스 (unit current-cell matrix)로 나머지 하위 4b는 이진 전류열 (binary-weighted array)로 구성하였다. 제안하는 DAC는 동적 성능을 향상시키기 위해 새로운 구조의 스위치 구동 회로를 사용하였다. 시제품 DAC회로 레이아웃을 위해서는 캐스코드 전류원을 단위 전류셀 스위치 매트릭스와 분리하였으며, 제안하는 칩은 0.35 um single-poly quad-metal CMOS 공정을 사용하여 제작되었다. 측정된 시제품의 DNL 및 INL은 12b 해상도에서 각각 ±0.75 LSB와 ±1.73 LSB이내의 수준이며, 100 MS/s 동작 주파수와 10 MHz 입력 주파수에서 64 dB의 SFDR을 보여준다. 전력 소모는 3 V의 전원 전압에서 91 mW이며, 칩 전체 크기는 2.2 mm × 2.0 mm 이다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제3권4호
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• pp.211-216
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• 2003

This work describes a 3 V 12b 100 MS/s CMOS digital-to-analog converter (DAC) for high-speed communication system applications. The proposed DAC is composed of a unit current-cell matrix for 8 MSBs and a binary-weighted array for 4 LSBs, trading-off linearity, power consumption, chip area, and glitch energy with this process. The low-glitch switch driving circuits are employed to improve linearity and dynamic performance. Current sources of the DAC are laid out separately from the current-cell switch matrix core block to reduce transient noise coupling. The prototype DAC is implemented in a 0.35 um n-well single-poly quad-metal CMOS technology and the measured DNL and INL are within ${\pm}0.75$ LSB and ${\pm}1.73$ LSB at 12b, respectively. The spurious-free dynamic range (SFDR) is 64 dB at 100 MS/s with a 10 MHz input sinewave. The DAC dissipates 91 mW at 3 V and occupies the active die area of $2.2{\;}mm{\;}{\times}{\;}2.0{\;}mm$

• 한국정보통신학회논문지
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• 제10권1호
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• pp.104-110
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• 2006

고정도, 저주파용 데이터 변환기로 사용되어온 델타-시그마 변환기는 그 출력 단에 1 bit 혹은 multi-bit 양자화기(ADC)를 사용할 수 있다. 이 중 multi-bit 양자화기를 사용하는 경우 궤환회로에도 multi-bit DAC을 사용하여야 하며 시스템의 데이터 변환 정확도는 DAC의 비선형성에 직접적인 영향을 받는다. 이 영향을 최소화하여 델타-시그마 변환기의 변환 정확도를 높이기 위해서는 DAC에 사용되는 단위 데이터 변환소자 간의 오차가 시스템에 미치는 영향을 최소화 하여야한다. 이 과정 즉 Dynamic Element Matching을 위하여 제안된 4가지 방안(DER, CLA, ILA, DWA)을 비교 설명하였다. 그리고 각 방안을 사용하였을 때 시스템 출력의 잡음 특성을 비교 하였다. 이중 DWA(Data Weighted Averaging) 방안이 가장 우수한 출력 특성을 보였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2004년도 하계학술대회 논문집 Vol.5 No.2
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• pp.1222-1225
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• 2004

This paper presents multibit Sigma-Delta ADC using noise-shaped dynamic element matching(DEM). 5-bit flash ADC for multibit quantization in Sigma Delta modulator offers the following advantages such as lower quantization noise, more accurate white-noise level and more stability over single quantization. For the feedback paths consisting of DAC, the DAC element should have a high matching requirement in order to maintain the linearity performance which can be obtained by the modulator with a multibit quantizer. The DEM algorithm is implemented in such a way as to minimize additional delay within the feedback loop of the modulator Using this algorithm, distortion spectra from DAC linearity errors are shaped. Sigma Delta ADC achieves 82dB signal to noise ratio over 615H7z bandwidth, and 62mW power dissipation at a sampling frequency of 19.6MHz. This Sigma Delta ADC is designed to use 0.25um CMOS technology with 2.5V supply voltage and verified by HSPICE simulation.