• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권1호
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• pp.28-36
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• 2008

이번 논문은 implantable cardiac 페이스메이커의 검출 단 로서 저전압, 저전력 단일-비트 삼차 델타-시그마 모듈레이터를 구현하였다. 1V이하의 전원 전압에서 효과적으로 동작하기 위하여 distributed feedforward구조와 벌크-드리븐 OTA를 활용하였다. 설계된 모듈레이터는 0.8V의 전원 전압에서 49dB의 dynamic range를 가지면서 816nW의 파워를 소모하였다. 파워 소모를 획기적으로 줄임으로서 페이스메이커뿐만 아니라 제한된 배터리에서 동작하는 implantable 의료 기기에서 다양한 활용이 가능할 것으로 생각된다. 본 모듈레이터의 칩 크기는 $1000{\mu}m{\times}500{\mu}m$로서 $0.18{\mu}m$ CMOS standard 공정으로 제작되었다.

• 전기전자학회논문지
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• 제11권3호
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• pp.122-128
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• 2007

Sinusoidal voltage-controlled oscillators (VCOs) based on Colpitts and Hartley oscillators are presented. They consist of a LC parallel-tuned circuit connected in a negative-feedback loop with an OTA-R amplifier and two diode limiters, where the inductor is simulated one realized with temperature-stable linear operational transconductance amplifiers (OTAs) and a grounded capacitor. Prototype VCOs are built with discrete components. The Colpitts VCO exhibits less than 1% nonlinearity in its current-to-frequency transfer characteristic from 4.2 to 21.7 MHz and ${\pm}$95 ppm/$^{\circ}C$ temperature drift of frequency over 0 to $70^{\circ}C$. The total harmonic distortion (THD) is as low as 2.92% with a peak-to-peak amplitude of 0.7 V for a frequency-tuning range of 10.8-32 MHz. The Hartley VCO has the temperature drift and THD of two times higher than those of the Colpitts VCO.

• 전기전자학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.465-471
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• 2015

An LC-tuned sinusoidal voltage-controlled oscillator (VCO) using temperature-stable linear operational transconductance amplifiers (OTAs) is presented. Its architecture is based on Hartley oscillator configuration, where the inductor is active one realized with two OTAs and a grounded capacitor. Two diode limiters are used for limiting amplitude. A prototype oscillator built with discrete components exhibits less than 3.1% nonlinearity in its current-to-frequency transfer characteristic from 1.99 MHz to 39.14 MHz and $220ppm/^{\circ}C$ frequency stability to the temperature drift over 0 to $75^{\circ}C$. The total harmonic distortion (THD) is as low as 4.4 % for a specified frequency-tuning range. The simulated phase noise of the VCO is about -108.9 dBc/Hz at 1 MHz offset frequency in frequency range of 0.4 - 46.97 MHz and property of phase noise of VCO is better than colpitts-VCO.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제49권2호
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• pp.47-55
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• 2012

본 논문에서는 능동-가중치 전하 샘플링을 이용하는 고차의 시간상 이동평균 필터가 제안된다. 샘플링되는 전하의 비율을 바꾸기 위해서 가변 트랜스컨덕턴스 증폭기(variable transconductance OTA)가 전하 샘플러 앞단에 사용되며, 전하의 비율은 OTA의 제어 트랜지스터들을 스위칭하여 효과적으로 변하게 된다. 그 결과, 능동-가중치 샘플링을 이용하는 고차의 시간상 이동평균 연산이 가능해진다. 또한, OTA의 트랜스컨덕턴스는 제어 트랜지스터들의 크기를 통해 비율이 조절되므로 비교적 정확하며 공정 변화에 안정적이다. 고차의 시간상 이동평균 필터는 소수의 스위치와 샘플링 커패시터를 사용하므로 작은 크기와 높은 전압 이득을 가지며 기생 성분의 발생을 줄일 수 있다. 제안된 고차의 시간상 이동평균은 2차-2입력 시간상 이동평균 (TMA-$2^2$) 필터로 TSMC $0.18-{\mu}m$ CMOS 공정을 이용하여 구현되었다. 설계된 필터의 전압 이득은 약 16.7 dB이며 P1dB와 IIP3는 각각 -32.5 dBm과 -23.7 dBm으로 시뮬레이션된다. 출력 버퍼를 포함한 전체 직류 전류 소모는 약 9.7 mA이다.

• ETRI Journal
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• 제31권5호
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• pp.576-584
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• 2009

A novel tunable transconductor is presented. Input transistors operate in the triode region to achieve programmable voltage-to-current conversion. These transistors are kept in the triode region by a novel negative feedback loop which features simplicity, low voltage requirements, and high output resistance. A linearity analysis is carried out which demonstrates how the proposed transconductance tuning scheme leads to high linearity in a wide transconductance range. Measurement results for a 0.5 ${\mu}m$ CMOS implementation of the transconductor show a transconductance tuning range of more than a decade (15 ${\mu}A/V$ to 165 ${\mu}A/V$) and a total harmonic distortion of -67 dB at 1 MHz for an input of 1 Vpp and a supply voltage of 1.8 V.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제18권5호
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• pp.257-260
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• 2017

In this paper, we present the design of a 4.5 V low dropout (LDO) voltage regulator implemented in the 130 nm CMOS process. The design uses a two-stage cascaded operational transconductance amplifier (OTA) as an error amplifier, with a body bias technique for reducing dropout voltages. PMOS is used as a pass transistor to ensure stable output voltages. The results show that the proposed LDO regulator has a dropout voltage of 32.06 mV when implemented in the130 nm CMOS process. The power dissipation is only 1.3593 mW and the proposed circuit operates under an input voltage of 5V with an active area of $703{\mu}m^2$, ensuring that the proposed circuit is suitable for low-power applications.

• 전자공학회논문지
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• 제53권10호
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• pp.34-39
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• 2016

본 논문에서는 체내 이식용 신경 신호 기록 장치를 위한 저전압 저전력 아날로그 front-end 집적회로를 설계하였다. 제안된 집적 회로는 1 Hz에서 5 kHz 주파수 대역에 존재하는 신경 신호를 처리하기 위해 저잡음 neural 증폭기와 대역폭 조절이 가능한 능동 bandpass 필터로 구성되어 있다. Neural 증폭기는 우수한 잡음 특성을 위해 source-degenerated folded-cascode 연산증폭기를 기반으로 하여 설계하였고, 능동 필터의 경우 저전력의 current-mirror 연산증폭기를 이용하여 설계하였다. 능동 필터의 high-pass cutoff 주파수는 1 Hz에서 300 Hz까지 제어가 가능하며, low-pass cutoff 주파수는 300 Hz에서 8 kHz까지 제어가 가능하다. 전체 아날로그 front-end 회로는 53.1 dB의 전압 이득 성능과 1 Hz에서 10 kHz 대역에 대해서 $4.68{\mu}Vrms$의 입력 잡음 성능과 3.67의 noise efficiency factor 성능을 보인다. $18-{\mu}m$ CMOS 공정을 이용하여 설계를 하였고 1-V 전원에서 $3.2{\mu}W$의 전력 소모 성능을 갖는다. 칩 레이아웃 면적은 $0.19 mm^2$ 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.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제15권3호
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• pp.326-333
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• 2015

This paper reports an adaptive positive feedback bias control technique for operational transconductance amplifiers to adjust the bias current based on the output current monitored by a current replica circuit. This technique enables operational transconductance amplifiers to quickly adapt their power consumption to various analog workloads when they are configured with negative feedback. To prove the concept, a test voltage follower is fabricated in $0.5-{\mu}m$ CMOS technology. Measurement result shows that the power consumption of the test voltage follower is approximately linearly proportional to the load capacitance, the signal frequency, and the signal amplitude for sinusoidal inputs as well as square pulses.

• 전자공학회논문지 IE
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• 제47권4호
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• pp.1-9
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• 2010

초음파신호를 이용하여 두 물체 사이의 거리를 측정할 수 있도록 초음파신호를 발생시키고 이를 수신하여 증폭하는 프론트-앤드 IC를 설계하였다. 40[kHz]~300[kHz]의 초음파 신호를 발생시켜서 피에조진동자를 통해 간헐적으로 송신하는 회로와 피에조 수신기에서 받은 미세한 반사 신호를 증폭하여 노이즈를 제거한 후 처음 송신된 신호와의 시간 차이를 펄스폭으로 출력하고 이를 이용하여 물체사이의 거리를 계산할 수 있는 기능을 내장하였다. 본 설계에서는 두 가지 기술을 작용하여 기능을 개선하였다. 첫째, 주파수 자동조정(SFC) 회로이다. OTA회로의 gm을 가변시켜 초음파 신호발생기의 출력주파수와 수신단의 밴드패스필터의 중심주파수가 서로 연동되도록 조정해 줌으로써 신호 복원을 용이하게 하였다. 둘째, 가변 이득 조절회로(VGC)이다. 이 회로는 두 물체사이의 거리에 상관없이 수신되는 신호의 진폭이 일정하도록 동작하는 기능을 한다. 또한, 출력레벨변환회로를 적용하여 송신신호의 진폭을 40[V]로 상승시켜 측정거리를 늘리는 시도를 하였다. 시뮬레이션을 위한 공정은 0.6um] 급, 40[V] CMOS 공정을 사용하였다. 전원전압 5[V], 소비전력은 약 12[mW]정도이다. 회로의 규모가 최소화 되어 있고 외부소자 수를 줄였기 때문에 휴대형기기에 편리하게 사용할 수 있게 하였다.