• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제8권4호
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• pp.295-301
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• 2008

Recently, the demand on mm-wave (millimeter-wave) applications has increased dramatically. While circuits operating in the mm-wave frequency band have been traditionally implemented in III-V or SiGe technologies, recent advances in Si MOSFET operation speed enabled mm-wave circuits realized in a Si CMOS technology. In this work, a 58 GHz CMOS LC cross-coupled VCO (Voltage Controlled Oscillator) was fabricated in a $0.13-{\mu}m$ Si RF CMOS technology. In the course of the circuit design, active device models were modified for improved accuracy in the mm-wave range and EM (electromagnetic) simulation was heavily employed for passive device performance predicttion and interconnection parasitic extraction. The measured operating frequency ranged from 56.5 to 58.5 GHz with a tuning voltage swept from 0 to 2.3 V. The minimum phase noise of -96 dBc/Hz at 5 MHz offset was achieved. The output power varied around -20 dBm over the measured tuning range. The circuit drew current (including buffer current) of 10 mA from 1.5 V supply voltage. The FOM (Figure-Of-Merit) was estimated to be -165.5 dBc/Hz.

• 전기학회논문지
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• 제65권5호
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• pp.831-835
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• 2016

In this paper, a dual-channel feed-forward transimpedance(TIA) array is realized in a standard $0.18-{\mu}m$ CMOS technology which exploits automatic gain control function to provide 40-dB input dynamic range for either detecting targets nearby or sensing imminent danger situations. Compared to the previously reported conventional feed-forward TIA, the proposed automatic-gain-control feed-forward TIA(AFF-TIA) extends the input dynamic range 25 dB wider by employing a 4-level automatic gain control circuit. Measured results demonstrate the linearly varying transimpedance gain of 47 to $72dB{\Omega}$, input dynamic range of 1:100, the bandwidth of $${\geq_-}670MHz$$, the equivalent input referred noise current spectral density of 6.9 pA/${\surd}$HZ, the maximum sensitivity of -26.8 dBm for $10^{-12}BER$, and the power consumption of 27.6 mW from a single 1.8-V supply. The dual-channel chip occupies the area of $1.0{\times}0.73mm^2$ including I/O pads.

• ETRI Journal
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• 제33권2호
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• pp.201-209
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• 2011

This paper presents a wide-band fine-resolution digitally controlled oscillator (DCO) with an active inductor using an automatic three-step coarse and gain tuning loop. To control the frequency of the DCO, the transconductance of the active inductor is tuned digitally. To cover the wide tuning range, a three-step coarse tuning scheme is used. In addition, the DCO gain needs to be calibrated digitally to compensate for gain variations. The DCO tuning range is 58% at 2.4 GHz, and the power consumption is 6.6 mW from a 1.2 V supply voltage. An effective frequency resolution is 0.14 kHz. The phase noise of the DCO output at 2.4 GHz is -120.67 dBc/Hz at 1 MHz offset.

• 전기학회논문지
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• 제60권2호
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• pp.451-454
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• 2011

In this paper, a wideband clock generator using novel Automatic frequency calibration(AFC) scheme is proposed. Wideband clock generator using AFC has the advantage of small VCO gain and wide frequency band. The conventional AFC compares whether the feedback frequency is faster or slower then the reference frequency. However, the proposed AFC can detect frequency difference between reference frequency with feedback frequency. So it can be reduced an operation time than conventional methods AFC. Conventional AFC goes to the initial code if the frequency step changed. This AFC, on the other hand, can a prior state code so it can approach a fast operation. In simulation results, the proposed clock generator is designed for DisplayPort using the CMOS ring-VCO. The VCO tuning range is 350MHz, and a VCO frequency is 270MHz. The lock time of clock generator is less then 3us at input reference frequency, 67.5MHz. The phase noise is -109dBC/Hz at 1MHz offset from the center frequency. and power consumption is 10.1mW at 1.8V supply and layout area is $0.384mm^2$.

• 전자공학회논문지
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• 제51권9호
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• pp.82-90
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• 2014

본 논문에서는 선형성을 가진 파노라믹 스캔 라이다(PSL) 시스템용의 4-채널 차동 트랜스임피던스 증폭기 어레이를 0.18-um CMOS 공정을 이용하여 구현하였다. PSL시스템을 위한 성능의 비교분석을 위하여 전류모드 및 전압모드의 두 종류 트랜스임피던스 어레이 칩을 각각 구현하였으며, 채널당 1.25-Gb/s 동작속도를 갖도록 설계하였다. 먼저 전류모드 칩의 경우, 각 채널 광 수신입력단은 전류미러 구조로 구현하였으며, 특히 로컬 피드백 입력구조로 개선하여 낮은 입력저항과 낮은 잡음지수를 가질 수 있도록 설계하였다. 칩 측정 결과, 채널 당 $69-dB{\Omega}$ 트랜스임피던스 이득, 2.2-GHz 대역폭, 21.5-pA/sqrt(Hz) 평균 잡음 전류 스펙트럼 밀도, -20.5-dBm 수신감도, 및 1.8-V 전원전압에서 4채널 총 147.6-mW 소모전력을 보이며, 1.25-Gb/s 동작속도에서 크고 깨끗한 eye-diagram을 보인다. 한편, 전압모드 칩의 경우, 각 채널 광 수신입력단은 인버터 입력구조로 구현하여 낮은 잡음지수를 갖도록 설계하였다. 칩 측정 결과, 채널 당 $73-dB{\Omega}$ 트랜스임피던스 이득, 1.1-GHz 대역폭, 13.2-pA/sqrt(Hz) 평균 잡음 전류 스펙트럼 밀도, -22.8-dBm수신감도, 및 4채널 총 138.4-mW 소모전력을 보이며, 1.25-Gb/s 동작속도에서 크고 깨끗한 eye-diagra을 보인다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제22권3호
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• pp.399-405
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• 2011

본 논문에서는 130 nm RF CMOS 공정을 이용하여 77 GHz 자동차용 레이더 센서에 응용 가능한 Q-band LC 전압 제어 발진기(Voltage Controlled Oscillator: VCO)와 주입 잠금(injection locking) 버퍼를 설계한 결과를 보인다. LC 탱크의 위상 잡음 특성 개선을 위해 전송선을 이용하였고, 버퍼는 능동 소자 교차 결합쌍(cross-coupled pair)의 부성 저항(negative resistance)단을 이용해 발진 유무에 관계없이 높은 출력 전력을 가지도록 설계하였다. 측정된 위상 잡음은 1 MHz 오프셋 주파수에서 -102 dBc/Hz이며, 주파수 조정 범위는 34.53~35.07 GHz이다. 또한, 모든 주파수 조정 범위에서 출력 전력은 4.1 dBm 이상의 값을 가진다. 제작된 칩의 사이즈는 $510{\times}130\;um^2$이며, 1.2 V 바이어스 전압에서 LC 전압 제어 발진기가 10.8 mW, 주입 잠금 버퍼가 50.4 mW의 전력 소모를 가진다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.454-464
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• 2023

본 논문은 센서 노드 응용을 위한 1MS/s의 샘플링 속도를 가지는 저전력 8비트 비동기 축차근사형(successive approximation register, SAR) 아날로그-디지털 변환기(analog-to-digital converter, ADC)를 제안한다. 이 ADC는 선형성을 개선하기 위해 부트스트랩 스위치를 사용하며, 공통모드 전압(Common-mode voltage, VCM) 기반의 커패시터 디지털-아날로그 변환기 (capacitor digital-to-analog converter, CDAC) 스위칭 기법을 적용하여 DAC의 전력 소모와 면적을 줄인다. 외부 클럭에 동기화해서 동작하는 기존 동기 방식의 SAR ADC는 샘플링 속도보다 빠른 클럭의 사용으로 인해 전력 소비가 커지는 단점을 가지며 이는 내부 비교를 비동기 방식으로 처리하는 비동기 SAR ADC 구조를 사용하여 해결할 수 있다. 또한, 낮은 해상도의 설계에서 발생하는 큰 디지털 전력 소모를 줄이기 위해 동적 논리 회로를 사용하여 SAR 로직를 설계하였다. 제안된 회로는 180nm CMOS 공정으로 시뮬레이션을 수행하였으며, 1.8V 전원전압과 1MS/s의 샘플링 속도에서 46.06𝜇W의 전력을 소비하고, 49.76dB의 신호 대 잡음 및 왜곡 비율(signal-to-noise and distortion ratio, SNDR)과 7.9738bit의 유효 비트 수(effective number of bits, ENOB)를 달성하였으며 183.2fJ/conv-step의 성능 지수(figure-of-merit, FoM)를 얻었다. 시뮬레이션으로 측정된 차동 비선형성(differential non-linearity, DNL)과 적분 비선형성(integral non-linearity, INL)은 각각 +0.186/-0.157 LSB와 +0.111/-0.169 LSB이다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2011년도 추계학술대회
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• pp.423-424
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• 2011

본 논문은 IEEE 802.15.4g SUN (Smart utility network)을 지원하는 920 MHz 대역 RF 송수신단 통합회로 구조를 제안한다. 제안하는 통합회로는 920 MHz에서 동작하고 구동증폭기, RF 스위치, 그리고 저잡음 증폭기로 구성되어 있다. 송신모드에서는 구동 증폭기가 동작하는데 싱글 구조로 설계되어 트랜스퍼머에 의한 출력 신호 손실을 제거 하였고 또한 RF 스위치의 위치를 수신단에 적용하여 출력 신호 손실을 제거 하였다. 수신모드에서는 RF 스위치와 저잡음 증폭기가 동작되는데 싱글 입력 신호에 대해 차동 출력 신호를 제공할 수 있다. 구동증폭기의 부하와 저잡음 증폭기의 입력 정합회로는 한 개의 LC 공진회로를 공유하여 칩 면적을 최소화 할 수 있다. 본 논문에서 제안하는 통합회로는 $0.18-{\mu}m$ CMOS 공정을 사용하여 설계하였고, 1.8 V 공급 전압에서 구동증폭기는 3.6 mA, 저잡음 증폭기는 3.1 mA의 전류를 소모한다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2005년도 추계종합학술대회
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• pp.769-772
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• 2005

This paper describes a low-voltage and low-power channel selection analog front end with continuous-time low pass filters and highly linear programmable-gain amplifier(PGA). The filters were realized as balanced Gm-C biquadratic filters to achieve a low current consumption. High linearity and a constant wide bandwidth are achieved by using a new transconductance(Gm) cell. The PGA has a voltage gain varying from 0 to 65dB, while maintaining a constant bandwidth. A filter tuning circuit that requires an accurate time base but no external components is presented. With a 1-Vrms differential input and output, the filter achieves -85dB THD and a 78dB signal-to-noise ratio. Both the filter and PGA were implemented in a 0.18um 1P6M n-well CMOS process. They consume 3.2mW from a 1.8V power supply and occupy an area of $0.19mm^2$.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권6호
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• pp.35-42
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• 2010

본 논문에서는 무선 통신 응용 시스템에 적합 하도록 10비트 80MHz 전류구동 방식의 D/A 변환기를 제안하였다. 제안한 회로는 $0.18{\mu}m$ CMOS n-well 1-poly 6-metal 공정을 이용하여 구현하였다. 10비트 중에서 LSB 4비트는 이진 디코더를 사용 하였으며, ULSB 3비트와 MSB 3비트는 온도계 디코더를 사용한 혼합구조를 채택하였다. 구현된 D/A 변환기의 측정결과, 샘플링 주파수가 80MHz, 입력 주파수 1MHz에서 SFDR은 60.42 dBc, 유효비트수는 8.75 비트를 보여주었다. INL/DNL은 ${\pm}$0.38LSB/${\pm}$0.32LSB로 측정되었으며, 글리치 에너지는 4.6 $pV{\cdot}s$로 나타났다. 전력 소모는 1.8V 전원전압에서 최대 속도인 80MHz일 때 48mW로 측정되었다.