• 대한전자공학회논문지SD
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• 제48권9호
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• pp.31-39
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• 2011

본 논문에서는 Carbon Nanotube(CNT) 센서 어레이를 위한 저 전력, 소 면적의 신호 검출 시스템을 제안한다. 제안된 시스템은 신호 검출회로, 디지털 제어기, UART I/O로 구성된다. 신호 검출회로는 VGA를 공유하는 64개의 transimpedance amplifier(TIA)와 11비트 해상도의 successive approximation register-ADC(SAR-ADC)를 사용하였다. TIA는 센서의 전압 바이어스 및 전류를 증폭하기 위한 active input current mirror(AICM)와 증폭된 전류를 전압으로 변환하는 저항 피드백 방식의 VGA(Variable Gain Amplifier)로 구성되어있다. 이러한 구조는 큰 면적과 많은 전력을 필요로 하는 VGA를 공유하기 때문에 다수의 센서 어레이에 대해 검출 속도의 저하 없이 저 전력, 소 면적으로 신호 검출이 가능하게 한다. SAR-ADC는 저 전력을 위하여 입력 전압 level에 따라 하위 bit의 동작을 생략하는 수정된 알고리즘을 사용하였다. ADC 및 센서의 선택은 UART Protocol 기반의 디지털 제어기에 의해 선택되며, ADC의 data는 UART I/O를 통해 컴퓨터와 같은 단말기를 통해 모니터링 할 수 있다. 신호 검출회로는 0.13${\mu}m$ CMOS 공정으로 설계되었으며 면적은 0.173 $mm^2$이며 640 sample/s의 속도에서 77.06${\mu}W$의 전력을 소모한다. 측정 결과 10nA - 10${\mu}A$의 전류 범위에서 5.3%의 선형성 오차를 가진다. 또한 UART I/O, 디지털 제어기는 0.18${\mu}m$ CMOS 공정을 이용하여 제작하였으며 총면적은 0.251 $mm^2$ 이다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.345-352
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• 2017

본 논문에서는 전원전압 1V에서 동작하는 산소 및 과산화수소 기반의 혈당전류를 측정할 수 있는 통합형 정전압분극장치를 설계하고 제작하였다. 정전압분극장치는 저전압 OTA, 캐스코드 전류거울 그리고 모드 선택회로로 구성되어 있다. 정전압분극장치는 산소 및 과산화수소 기반에서 혈당의 화학반응으로 발생하는 전류를 측정할 수 있다. OTA의 PMOS 차동 입력단의 바디에는 순방향전압을 인가하여 문턱전압을 낮추어 낮은 전원전압이 가능하도록 하였다. 또한 채널길이변조효과로 인한 전류의 오차를 줄이기 위해 캐스코드 전류거울이 사용되었다. 제안한 저전압 정전압분극장치는 Cadence SPECTRE를 이용하여 설계하였으며, 매그나칩 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정을 이용하여 제작되었으며 회로의 크기는 $110{\mu}m{\times}60{\mu}m$이다. 전원전압 1.0V에서 소모전류는 최대 $46{\mu}A$이다. 페리시안화칼륨($K_3Fe(CN)_6$)을 사용하여 제작된 정전압분극장치의 성능을 확인하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제32권11C호
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• pp.1079-1086
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• 2007

본 논문에서는 고출력 증폭기 (High Power Amplifier; HPA)의 비선형 특성에 관계없이 시스템의 비트오율 (Bit Error Rate; BER) 성능을 유지하면서 동시에 효율적으로 PAPR (Peak-to-Average Power Ratio)을 감소시킬 수 있는 CCP (Companding Combined with Predistorter) 기법을 제안한다. 제안된 CCP 기법은 기존에 본 저자들이 제안한 Companding 기법이 가지고 있는 Compression 특성과 HPA의 비선형 왜곡 특성에 의해 발생되는 전송 신호의 왜곡으로 인해 나타나는 시스템의 BER 성능 열화를 보완하기 위해 Predistorter를 기존의 Companding 기법에 결합하였다. 따라서, 제안된 CCP 기법은 HPA의 비선형 특성에 관계없이 효율적으로 PAPR을 감소시킬 수 있으며 동시에 시스템의 BER 성능도 유지시킬 수 있는 PAPR 감소 방식이라고 할 수 있다. 모의실험 결과, 제안된 CCP 기법은 TD (Total Degradation) 측면에서 Predistorter를 고려한 Clipping 기법과 Wang이 제안한 Companding 기법에 비해 모든 변조방식에서 가장 낮은 TD 성능을 나타내고 있음을 확인하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제34권5A호
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• pp.363-371
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• 2009

OFDM(orthogonal frequency division multiplexing)은 높은 데이터 전송률과 고속의 데이터 전송에 매우 효과적인 시스템이다. 그러나 높은 PAPR(peak to average power ratio) 때문에 송신기의 비선형 HPA(high power amplifier)에서 비선형 왜곡이 되어 통신성능이 매우 나빠진다. 본 논문에서는 통신 성능을 개선하기 위하여 비선형 왜곡에 의한 IMD(inter-modulation distortion)를 저감 기법을 기반으로 하는 톤 제어 방식의 CI/OFDM(tone-controlled carrier interferometry orthogonal frequency division multiplexing)을 제안한다. 톤 제어 방식의 CI/OFDM 시스템은 CI/OFDM 시스템의 각 데이터 심볼마다 추가로 컨트롤 톤을 삽입하여 비선형의 영향을 미치는 PAPR과 IMD를 감소시켜 비선형에 보다 잘 대처할 수 있는 방법이다. 그러므로, PAPR 저감을 기반으로 한 기존의 방법보다 BER(bit error rate) 성능을 더 향상시킴을 보인다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제48권9호
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• pp.13-21
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• 2011

본 논문에서는 MEMS 용량형 각속도 센서용 프로그래머블 CMOS 인터페이스 회로를 제작하고, 이를 MEMS 센싱 엘리먼트와 결합하여 평가하였다. 본 회로는 10 bit 프로그래머블 캐패시터 어레이 를 이용한 전하 증폭기, 오프셋 미세 조정을 위한 9 비트 DAC, 출력 민감도의 미세 조정을 위한 10 비트 PGA를 내장하여, 오프셋 및 민감도 오차를 정밀 조정할 수 있다. 제작 결과 자동 이득 제어 회로를 포함한 자가 발진 루프의 정상 동작을 확인하였다. 오프셋 오차와 민감도 오차는 각각 0.36%FSO 와 0.19%FSO 로 측정되었으며, 잡음 등가 해상도와 바이어스 불안정도는 각각 0.016 deg/sec 와 0.012 deg/sec 으로 평가되었다. 본 회로의 조정 기능을 이용하여 MEMS 용량형 각속도 센서의 기생 용량으로 인하여 발생되는 출력 오프셋 및 출력 민감도의 산포를 감소시킬 수 있으며, 이는 센서의 양산성 및 수율 향상에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2004년도 추계학술대회논문집
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• pp.109-114
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• 2004

This paper presents a theoretical and experimental study of a non-collocated pair of piezopolymer PVDF sensor and piezoceramic PZT actuator, which are bonded on a cantilever beam, in order to suppress unwanted vibration at the tip of the beam. The PZT actuator patch was bonded near the clamped part and the PVDF sensor, which was triangularly shaped, was bonded on the other part of the beam. This is because the triangular PVDF sensor is known that it can detect the tip velocity of a cantilever beam. Because the arrangement of the sensor and actuator pair is not collocated and overlapped each other, the pair can avoid so called 'the in-plane coupling'. The test beam is made of aluminum with the dimension of $200\times20\times2mm$, and the two PZT5H actuators are both $20\times20\times1mm$ and bonded on the beam out-of-phase, and the PVDF sensor is $178mm\times6mm\times52{\mu}m$. Before control, the sensor-actuator frequency response function is confirmed to have a nice phase response without accumulation in a reasonable frequency range of up to 5000 Hz. Both the DVFB and displacement feedback strategies made the error signal from the tip velocity (or displacement) sensor is transmitted to a power amplifier to operate the PZT actuator (secondary source). Both the control methods attenuate the magnitude of the first two resonances in the error spectrum of about 6-7 dB.

• 전기전자학회논문지
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• 제26권2호
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• pp.299-305
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• 2022

다양한 물리적 신호를 디지털 신호 영역에서 처리하기 위해서 센서의 출력을 디지털로 변환하는 아날로그-디지털 변환기 (ADC)는 시스템 구성에 있어 매우 중요한 구성 블록이다. 센서 신호 처리를 위한 아날로그 회로의 역할을 디지털로 변환하는 추세에 따라 이러한 ADC의 해상도는 높아지는 추세이다. 또한 ADC는 모바일 기기의 배터리 효율 증대를 위해서 저전력 성능이 요구된다. 기존 integrating 시그마-델타 ADC의 경우 고해상도를 가지는 특징이 있지만, 저전압 조건과 미세화 공정으로 인해 적분기의 연산증폭기 이득 오차가 증가해 정확도가 낮아지게 된다. 이득 오차를 최소화하기 위해 버퍼 보상 기법을 적용할 수 있지만 버퍼의 전류가 추가된다는 단점이 있다. 본 논문에서는 이와 같은 단점을 보완하고자 버퍼를 스위칭하며 전류를 최소화시키고, 하이패스 바이어스 회로를 통해 settling time을 향상시켜 기존과 동일한 해상도를 갖는 ADC를 설계하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2002년도 하계학술대회 논문집 B
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• pp.1094-1096
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• 2002

A new technique for improving the efficiency of single-phase high-frequency boost converter is proposed. This converter includes an additional low-frequency boost converter which is connected to the main high-frequency switching device in parallel. The additional converter is controlled at lower frequency. Most of the current flows in the low-frequency switch and so, high-frequency switching loss is greatly reduced accordingly. Both switching device are controlled by a simple method; each controller consists of a comparator, a frequency generator and an error amplifier. The converter works cooperatively in high efficiency and acts as if it were a conventional high-frequency boost converter with one switching device, The proposed method is verified by simulation and experiment. This paper describes the converter configuration and design, and discusses the steady-state performance concerning the switching loss reduction and efficiency improvement.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2005년도 추계종합학술대회
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• pp.1301-1304
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• 2005

본 논문에서는 전력선 통신 시스템에서 급격하게 변화는 임피던스 때문에 발생하는 에러율을 개선하기 위하여 제안한 D급 증폭 구동 회로를 적용하였다. 전력선 모뎀에, 일반적인 구동회로인 전압 구동 회로와 전류 구동 회로를 제작하여 실험을 하였다. 그리고 같은 전력선 모뎀에 본 논문에서 제안한 D급 증폭 회로를 이용한 구동 회로를 사용하여 실험을 하였다. 실험 결과 본 논문에서 설계한 구동 회로가 전력선 통신에서 임피던스 변화에 대하여 다른 구동 회로보다 성능이 우수함을 보였다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2003년도 하계종합학술대회 논문집 Ⅲ
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• pp.1549-1552
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• 2003

Semiconductor gas sensor using tin oxide as sensing material has been used to detect gases based on the fact that impedance of the sensing material varies when the gas sensor is exposed to the gases. This variation comprises of two parts. The first one is variation in resistance of the sensing material and the other is expressed in terms of the sensor capacitance variation. Normally, only variation of the sensor resistance is considered. In this paper, using AC measurement with a capacitor-coupled inverting amplifier circuit, both changes in the sensor resistance and variations in the sensor capacitance were investigated. These characteristics were represented as magnitude gain and phase shift of AC signal at a specific frequency after passing it through the sensor and the designed circuit. A two-stage artificial neural network, which utilized the information above, was employed to identify and quantify three combustible gases: methane, propane and butane. The network outputs were approximately proportional to concentrations of test gases with reasonable level of error.