• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제16권5호
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• pp.605-614
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• 2016

We develop a novel SAD circuit for power-efficient H.264 encoding, namely a-SAD. Here, some highest-order MSB's are approximated to single MSB. Our theoretical estimations show that our proposed design simultaneously improves performance and power of SAD circuit, achieving good power efficiency. We decide that the optimal number of approximated MSB's is four under 8-bit YUV-420 format, the largest number not to affect video quality and compression-rate in our video experiments. In logic simulations, our a-SAD circuit shows at least 9.3% smaller critical-path delay compared to existing SAD circuits. We compare power dissipation under iso-throughput scenario, where our a-SAD circuit obtains at least 11.6% power saving compared to other designs. We perform same simulations under two- and three-stage pipelined architecture. Here, our a-SAD circuit delivers significant performance (by 13%) and power (by 17% and 15.8% for two and three stages respectively) improvements.

• Journal of Photoscience
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• 제11권1호
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• pp.11-17
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• 2004

Fluorescence quenching of l,4-bis [2-(2-methylphenyl) ethenyl]-benzene (Bis-MSB) by carbon tetrachloride in five different solvents namely hexane, cyclohexane, toluene, benzene and dioxane has been carried out at room temperature with a view to understand the quenching mechanisms. The Stern-Volmer plot has been found to be non-linear with a positive deviation for all the solvents studied. In order to interpret these results we have invoked the Ground state complex and Sphere of action static quenching models. Using these models various rate parameters have been determined. The magnitudes of these parameters imply that sphere of action static quenching model agrees well with the experimental results. Hence the positive deviation in the Stem-Volmer plots is attributed to the static and dynamic quenching. Further, with the use of Finite Sink approximation model, it was possible to check whether these bimolecular reactions as diffusion limited and to estimate independently distance parameter R' and mutual diffusion coefficient D. Finally an effort has been made to correlate the values of R'and D with the values of the encounter distance R and the mutual diffusion coefficient D determined using the Edwardis empirical relation and Stokes-Einstein relation.

• 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.

• 전기전자학회논문지
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• 제14권1호
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• pp.8-16
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• 2010

본 논문에서는 CCD 이미지 처리를 위한 최대 15MS/s의 속도의 중저속 아날로그-프론트 엔드(analog-front end, AFE)에서 사용될 수 있는 연속근사 ADC(Successive Approximation ADC, SA-ADC)의 설계를 제안한다. 파이프라인 ADC와 달리 SA-ADC는 동작주파수의 변화에 따른 전력소모의 스케일링(scaling) 효과가 크므로 저속에서 중속에 이르는 넓은 범위의 가변 데이터 처리 속도의 응용에 매우 효과적이다. 제안하는 설계는 입력 신호의 샘플링 동작을 내부 DAC(sub-DAC)로부터 따로 분리한 후, 커패시터 커플링을 통해 차동 결합함으로써 신호경로에 이르는 부하를 크게 줄이는 "차동 커패시터 커플링 기법"의 도입, 연속근사의 기법적 측면에서 signed 구조를 활용하여 데이터 변환주기 이전에 홀드된 입력신호로부터 미리 MSB(sign bit)를 결정함으로써 1사이클의 변환주기를 절약하고 내부 DAC의 하드웨어를 1비트 줄이는 구조와 같은 특징을 갖고 있다. 본 설계는 3.3V $0.35{\mu}m$ CMOS 공정으로써 설계하고 Spectre 시뮬레이션을 이용하여 그 특성을 분석함으로써 CCD 아날로그 프론트-엔드에 적용될 수 있음을 입증하였다.

• 센서학회지
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• 제28권4호
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• pp.240-245
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• 2019

Phase interpolation is widely adopted in frequency synthesizers and clock-and-data recovery systems to produce an intermediate phase from two existing phases. The intermediate phase is typically generated by combining two input phases with different weights. Unfortunately, this results in non-uniform phase steps. Alternatively, the intermediate phase can be generated by successive approximation, where the interpolated phase at each approximation stage is obtained using the same weight for the two intermediate phases. As a proof of concept, this study presents a 2-GHz 8-bit successive approximation digital-to-phase converter that is designed using 65-nm CMOS technology. The converter receives an 8-phase clock signal as input, and the most significant bit (MSB) section selects four phases to create two sinusoidal waveforms using a harmonic rejection filter. The remaining least significant bit (LSB) section applies the successive approximation to generate the required intermediate phase. Monte-Carlo simulations show that the proposed converter exhibits 0.46-LSB integral nonlinearity and 0.31-LSB differential nonlinearity with a power consumption of 3.12 mW from a 1.2-V supply voltage.

• 대한전자공학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.1-9
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• 1981

4-bit 전하결합 A/D 변환기에 대한 실험 결과를 제시하였다. Successive approximation algorithm 에 필요한 대개의 기능을 CCADC(charge coupled A/D converter)라는 mono-lithiic chip으로 실현하였다. CCADC는 P-channel 전하결합소자 제작기술에 의하여 만들어졌으며, Chip면적은 약 4,200 $mil^2$이었다. 동작 clock 주파수 범위는 500Hz ~ 200KHz로 나타났으며, 이 주파수 범위내에서는 약 2.4 Volt의 전신호 전압 구간을 1LSB/clok주기의 속도로 변하는 ramp 입력신호에 대하여 16가지의 binary code가 빠짐없이 관찰되었다. MSB단부터 LSB단의 순서로 정격 전하용량이 각각 3.6pC, 1.8pC, 0.9pC, 0.45pC인 4개의 연속된 potential well(M-well)간의 면적비를 (8:4:2:1)로 유지하기 위한 설계기술에 대하여 토론하였다. 끝으로, 제작된 A/D변환기에 있어서 과도한 conversion nonlinearity의 원인이 되는 dumpslot 효과에 대하여 설명하였으며, dump slot으로 인한 오동작을 막기 위한 방법으로서 slot zero 삽입방식을 제안하고 이에 대한 실험결과를 제시하였다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제16권6호
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• pp.760-770
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• 2016

A 12-bit 750 kS/s Dual-Sampling Successive Approximation Register Analog-to-Digital Converter (SAR ADC) technique with reduced Capacitive DAC (CDAC) is presented in this paper. By adopting the Adaptive Power Control (APC) technique for the two-stage latched type comparator and using bootstrap switch, power consumption can be reduced and overall system efficiency can be optimized. Bootstrapped switches also are used to enhance the sampling linearity at a high input frequency. The proposed SAR ADC reduces the average switching energy compared with conventional SAR ADC by adopting reduced the Most Significant Bit (MSB) cycling step with Dual-Sampling of the analog signal. This technique holds the signal at both comparator input asymmetrically in sample mode. Therefore, the MSB can be calculated without consuming any switching energy. The prototype SAR ADC was implemented in $0.18-{\mu}m$ CMOS technology and occupies $0.728mm^2$. The measurement results show the proposed ADC achieves an Effective Number-of-Bits (ENOB) of 10.73 at a sampling frequency of 750 kS/s and clock frequency of 25 MHz. It consumes only 0.13 mW from a 5.0-V supply and achieves the INL and DNL of +2.78/-2.45 LSB and +0.36/-0.73 LSB respectively, SINAD of 66.35 dB, and a Figures-of-Merit (FoM) of a 102 fJ/conversion-step.

• IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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• 제4권3호
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• pp.183-188
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• 2015

A 10-bit 10MS/s low power consumption successive approximation register (SAR) analog-to-digital converter (ADC) using a straightforward capacitive digital-to-analog converter (DAC) is presented in this paper. In the proposed capacitive DAC, switching is always straightforward, and its value is half of the peak-to-peak voltage in each step. Also the most significant bit (MSB) is decided without any switching power consumption. The application of the straightforward switching causes lower power consumption in the structure. The input is sampled at the bottom plate of the capacitor digital-to-analog converter (CDAC) as it provides better linearity and a higher effective number of bits. The comparator applies adaptive power control, which reduces the overall power consumption. The differential prototype SAR ADC was implemented with $0.18{\mu}m$ complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) technology and achieves an effective number of bits (ENOB) of 9.49 at a sampling frequency of 10MS/s. The structure consumes 0.522mW from a 1.8V supply. Signal to noise-plus-distortion ratio (SNDR) and spurious free dynamic range (SFDR) are 59.5 dB and 67.1 dB and the figure of merit (FOM) is 95 fJ/conversion-step.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제13권2호
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• pp.108-113
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• 2013

This paper describes a low power asynchronous successive approximation register (SAR) type 12b analog-to-digital converter (ADC) for biomedical applications in a 0.35 ${\mu}m$ CMOS technology. The digital-to-analog converter (DAC) uses a capacitive split-arrays consisting of 6-b main array, an attenuation capacitor C and a 5-b sub array for low power consumption and small die area. Moreover, splitting the MSB capacitor into sub-capacitors and an asynchronous SAR reduce power consumption. The measurement results show that the proposed ADC achieved the SNDR of 68.32 dB, the SFDR of 79 dB, and the ENOB (effective number of bits) of 11.05 bits. The measured INL and DNL were 1.9LSB and 1.5LSB, respectively. The power consumption including all the digital circuits is 6.7 ${\mu}W$ at the sampling frequency of 100 KHz under 3.3 V supply voltage and the FoM (figure of merit) is 49 fJ/conversion-step.

• 전기전자학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.1012-1018
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• 2018

본 논문에서는 IoT 센서 처리를 위한 1.8V 공급전압의 CMOS SAR(Successive Approximation Register) A/D 변환기를 설계하였다. 본 논문에서 2개의 A/D 변환기를 병렬로 사용하여 샘플링 속도를 향상시킨 12비트 SAR A/D 변환기를 제안한다. 2개의 A/D 변환기 중 1개의 A/D 변환기는 12자리 비트를 모두 결정하고, 또 다른 A/D 변환기는 다른 A/D 변환기의 상위 6비트를 그대로 사용하여 전력소모와 스위칭 에너지를 최소화하였다. 두 번째 A/D 변환기는 상위 6비트를 결정하지 않기 때문에 컨트롤 회로와 SAR 로직이 필요하지 않아 면적을 최소화하였다. 또한 스위칭 에너지는 커패시터 용량과 C-DAC 내 전압 변화가 클수록 값이 커지는데 두 번째 A/D 변환기는 상위 6비트를 결정하지 않아 스위칭 에너지를 줄일 수 있다. 또한 커패시터 내 스플릿 커패시터 용량을 유닛 커패시터 용량과 동일하게 회로를 구성하여 C-DAC 내 공정오차를 줄일 수 있다. 제안하는 SAR A/D 변환기는 180nm CMOS 공정을 이용하여 설계하였고, 1.8V의 공급전압, 10MS/s의 변환속도, 10.2비트의 ENOB(Effective Number of Bit)이 측정되었다. 핵심 블록의 면적은 $600{\times}900um^2$, 총 전력소모는 $79.58{\mu}W$, FoM(Figure of Merit)는 6.716fJ/step로 확인할 수 있다.