• ETRI Journal
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• 제45권4호
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• pp.690-703
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• 2023

Multistage amplifiers have become appropriate choices for high-speed electronics and data conversion. Because of the large number of high-impedance nodes, frequency compensation has become the biggest challenge in the design of multistage amplifiers. The new compensation technique in this study uses two differential stages to organize feedforward and feedback paths. Five Miller loops and a 500-pF load capacitor are driven by just two tiny compensating capacitors, each with a capacitance of less than 10 pF. The symbolic transfer function is calculated to estimate the circuit dynamics and HSPICE and TSMC 0.18 ㎛. CMOS technology is used to simulate the proposed five-stage amplifier. A straightforward iterative approach is also used to optimize the circuit parameters given a known cost function. According to simulation and mathematical results, the proposed structure has a DC gain of 190 dB, a gain bandwidth product of 15 MHz, a phase margin of 89°, and a power dissipation of 590 ㎼.

• 전자공학회논문지C
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• 제35C권6호
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• pp.39-47
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• 1998

본 논문에서는 오버샘플링 A/D변환기의 핵심 회로인 Σ-△변환기를 0.6㎛ CMOS공정을 이용하여 설계하였다. 설계과정은 우선 모델을 개발하여 S-영역에서 적절한 전달함수를 구한 후, 이를 시간 영역의 함수로 변환하여 연산 증폭기의 DC 전압이득, 슬루율과 같은 비 이상적인 요소들을 인가하여 검증하였다. 제안된 시그마-델타 변환기(Sigma-delta modulator, Σ-△변환기)는 음성 신호 대역에 대하여 64배 오버샘플링하며, 다이나믹 영역은 110 dB이상, 최대 S/N비는 102.6 dB로 설계하였다. 기존의 4차 Σ-△ 변환기는 잡음에 대한 전송영점의 위치를 3,4차 적분기단에 인가하는데 반하여 제안된 방식은 잡음에 대한 전송영점을 1,2차 적분기단에 인가함으로써 전체적인 커패시터의 크기가 감소하여 회로의 실질적인 면적이 감소하며, 성능이 개선되고, 소모 전력이 감소하였다. 또한 단위시간에 대한 출력값의 변화량이 3차 적분기의 경우에 비하여 작으므로 동작이 안정적이고, 1차 적분기의 적분 커패시터의 크기가 크므로 구현이 용이하며, 잡음에 대한 억제효과를 이용하여 3차 적분기단의 크기를 감소시켰다. 본 논문에서는 모델 상에서 전체적인 전달함수를 얻고, 신호의 차단주파수를 결정하며, 각 적분기의 출력신호를 최대화하여 적분기 출력신호의 크기를 증가시키고, 최대의 성능을 가지는 잡음에 대한 전송영점을 결정하는 기법을 제안한다. 설계된 회로의 실질적인 면적은 5.25 ㎟이고, 소모전력은 5 V 단일전원에 대하여 10 mW이다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제12권6호
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• pp.619-628
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• 2019

본 논문에서는 진성난수 생성기를 위한 베타선 센서를 설계하였다. PMOS 피드백 트랜지스터의 게이트를 DC 전압으로 바이어스하는 대신 PMOS 피드백 트랜지스터에 흐르는 전류가 PVT 변동에 둔감하도록 설계된 전류 바이어스 회로를 mirroring하게 흐르도록 하므로 CSA의 signal voltage의 변동을 최소화하였다. 그리고 BGR (Bandgap Reference) 회로를 이용하여 공급된 정전류를 이용하여 신호 전압을 VCOM 전압 레벨까지 충전하므로 충전 시간의 변동을 줄여 고속 감지가 가능하도록 하였다. 0.18㎛ CMOS 공정으로 설계된 베타선 센서는 corner별 모의실험 결과 CSA 회로의 최소 신호전압과 최대 신호전압은 각각 205mV와 303mV이고, pulse shaper를 거친 출력 신호를 비교기의 VTHR (Threshold Voltage) 전압과 비교해서 발생된 펄스의 최소와 최대 폭은 각각 0.592㎲와 1.247㎲로 100kHz의 고속 감지가 가능한 결과가 나왔으며, 최대 100Kpulse/sec로 계수할 수 있도록 설계하였다.

• KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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• 제3B권1호
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• pp.1-9
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• 2003

This paper deals with the nodal admittance approach steady-state frequency domain analysis of the three-phase self-excited induction generator (SEIG) driven by the variable speed prime mover as the wind turbine. The steady-state performance analysis of this power conditioner designed for the renewable energy is based on the principle of equating the input mechanical power of the three-phase SEIG to the output mechanical power of the variable speed prime mover mentioned above. Us-ing the approximate frequency domain based equivalent circuit of the three-phase SEIG. The main features of the present algorithm of the steady-state performance analysis of the three-phase SEIG treated here are that the variable speed prime mover characteristics are included in the approximate equivalent circuit of the three-phase SEIG under the condition of the speed changes of the prime mover without complex computations processes. Furthermore, a feedback closed-loop voltage regulation of the three-phase SEIG as a power conditioner which is driven by variable speed prime movers such as the wind turbine(WT) employing the static VAR compensator(SVC) circuit composed of the thyristor phase controlled reactor(TCR) and the thyristor switched capacitor(TSC) controlled by the PI controller is designed and considered for wind-turbine driving power conditioner.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제48권12호
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• pp.45-51
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• 2011

본 논문에서는 $0.13{\mu}m$ CMOS 공정을 사용하여 800MHz~5.8GHz 대역 내 다양한 무선통신 표준을 포함하는 광대역 저잡음 증폭기(wideband-LNA)를 구현하였다. 저잡음 특성을 개선하기 위하여 제작한 LNA는 두 단으로 구성되었으며, 입력캐스코드 단 및 잡음신호만을 상쇄시키는 출력 버퍼단으로 구성하였다. 또한, 피드백 저항을 이용함으로써, 광대역 임피던스 매칭 효과 및 넓은 대역폭을 구현하였다. 측정결과, 811MHz~5.8GHz의 주파수 응답과 대역폭 내에서 최대 11.7dB의 전력이득 및 2.58~5.11dB의 잡음지수(NF)를 얻었다. 제작한 칩은 $0.7{\times}0.9mm^2$의 면적을 가지며 1.2V의 전원전압에서 12mW의 낮은 전력을 소모 한다.

• Journal of Power Electronics
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• 제18권5호
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• pp.1347-1356
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• 2018

In a three-phase system, three-phase AC signals can be translated into two-phase DC signals through a coordinate transformation. Thus, the PI regulator can realize a zero steady-state error for the DC signals. In the control of a three-phase grid-connected inverter, the phase angle of grid is normally detected by a phase-locked loop (PLL) and takes part in a coordinate transformation. A novel control strategy for a three-phase grid-connected inverter with a frequency-locked loop (FLL) based on coordinate transformation is proposed in this paper. The inverter is controlled as a current supply. The grid angle, which takes part in the coordinate transformation, is replaced by a periodic linear changing angle from $-{\pi}$ to ${\pi}$. The changing angle has the same frequency but a different phase than the grid angle. The frequency of the changing angle tracks the grid frequency by the negative feedback of the reactive power, which forms a FLL. The control strategy applies to non-ideal grids and it is a lot simpler than the control strategies with a PLL that are applied to non-ideal grids. The structure of the FLL is established. The principle and advantages of the proposed control strategy are discussed. The theoretical analysis is confirmed by experimental results.

• 전자공학회논문지SC
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• 제37권2호
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• pp.29-36
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• 2000

본 논문에서는 트랜지스터 동작영역에 독립적인 일정 트랜스컨덕턴스 rail-to-tail 입력회로 및 AB-급 출력회로를 갖는 2단 연산증폭기를 제시한다. rail-to-rail 입력회로는 추가 NMOS 및 PMOS 차동 입력단 구조를 사용하여, 전체 동상 입력 전압에서 항상 일정한 트랜스컨덕턴스를 갖도록 하였다. 이러한 입력단 회로는 기존 MOS의 정확한 전류-전압 관계식을 사용하지 않고, 트랜지스터의 동작영역에서, 즉 강 반전 및 약 반전, 독립적인 새로운 광역 선형 전류관계를 제안한다. 본 논문에서 제안한 입력단 회로를 SPICE를 사용하여 모의실험 결과, 전체 동상 입력 전압에 대해서 4.3%의 변화율이 나타남을 검증하였다. AB-급 출력단 회로는 공급 전압원에 독립적인 일정한 동작 전류값을 갖고, 출력 전압은 Vss+0.1에서 Vdd-0.15까지 구동하는 전압 특성을 나타내었다. 또한 출력단은 AB-급 궤환 제어 방식을 사용하여 저전압에서 동작 할 수 있다. 전체 연산 증폭기의 단일-이득 주파수 및 DC 전압이득 변화율은 각각 4.2% 및 12%로 나타냈다.

• 전력전자학회논문지
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• 제9권4호
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• pp.311-318
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• 2004

최근 각종 산업기기 및 자동화기기에는 회전자가 영구자석으로 구성된 브러시리스 전동기의 사용이 증가하고 있다. 그러나 회전자가 영구자석으로 이루어진 BLDC 전동기의 경우 회전자 위치 판별 센서는 필수 요소이다. 그러나 센서(엔코더, 레졸버등)를 사용할 경우 크기 증가, 비용 상승 등의 원인으로 작용한다. 따라서 본 논문에서는 PM BLDC 전동기의 속도제어를 수행함에 있어 기존의 엔코더와 Hall-IC 3개를 이용하지 않고, 두개를 이용하여 회전자의 위치를 판별함과 동시에 속도 센서를 대신하여 사용할 수 있는 방법을 제안하였다. 그 결과 성능은 동일하고, 구동회로의 크기와 제조 단가를 낮출 수 있는 효과를 얻었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제38B권6호
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• pp.427-434
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• 2013

본 논문은 멀티 채널의 어레이 집적 모듈을 갖는 광트랜시버를 위한 2.5 Gbps 어레이 VCSEL driver의 설계 및 구현에 관한 것이다. 본 논문에서는 광트랜시버에 적용된 1550 nm high speed VCSEL을 드라이브하기 위하여 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정 기술을 이용하여 자동 광전력제어 기능을 갖는 2.5 Gbps VCSEL (수직 공진기 표면 방출 레이저) 드라이버 어레이를 구현하였다. 광트랜스미터의 폭넓은 대역폭 향상을 위해 2.5 Gbps VCSEL Driver에 네가티브 용량성 보상을 갖는 능동 궤환 증폭기 회로를 채용한 결과 기존 토폴로지에 비해 대역폭, 전압 이득 및 동작 안정성의 뚜렷한 향상을 보였다. 4채널 칩은 최대 변조 및 바이어스 전류하에서 1.8V/3.3V 공급에서 140 mW의 DC 전력만 소모하고, 다이 면적은 기존 본딩 패드를 포함하여 $850{\mu}m{\times}1,690{\mu}m$를 갖는다.

• International Journal of Control, Automation, and Systems
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• 제6권2호
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• pp.186-193
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• 2008

The Internet's low cost and ubiquity present an attractive option for real-time distributed control of processes on the factory floor. When integrated with the Internet, the LonWorks open control network can give ubiquitous accessibility with the distributed control nature of information on the factory floor. One of the most important points in real-time distributed control of processes is timely response. There are many processes on the factory floor that require timely response. However, the uncertain time delay inherent in the network makes it difficult to guarantee timely response in many cases. Especially, the transmission characteristics of the LonWorks/IP network show a highly stochastic nature. Therefore, the time delay problem has to be resolved to achieve high performance and quality of the real-time distributed control of the process in the LonWorks/IP Virtual Device Network (VDN). It should be properly predicted and compensated. In this paper, a new distributed control scheme that can compensate for the effects of the time delay in the network is proposed. It is based on the PID controller augmented with the Smith predictor and disturbance observer. Designing methods for output feedback filter and disturbance observer are also proposed. Tracking position control experiment of a geared DC Servo motor is performed using the proposed control method. The performance of the proposed controller is compared with that of the Internal Model Controller (IMC) with the Smith predictor. The result shows that the performance is improved and guaranteed by augmenting a PID controller with both the Smith predictor and disturbance observer under the stochastic time delay in the LonWorks/IP VDN.