• 대한전자공학회논문지SD
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• 제46권4호
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• pp.53-63
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• 2009

본 논문에서는 IEEE 802.11n 표준과 같은 근거리 무선통신망 응용을 위한 10비트 100MS/s 27.2mW $0.8mm^2$ 0.18um CMOS ADC를 제안한다. 제안하는 ADC는 고속 동작에 적합한 3단 파이프라인 구조를 기반으로 제작되었으며 각단에 공통적으로 사용되는 증폭기, 프리앰프 및 저항열을 최대한 효율적으로 공유함으로써 전력 소모 및 면적을 최소화하였다. 첫 번째 MDAC과 두 번째 MDAC에는 스위치 저항과 메모리 효과가 없는 증폭기 공유기법을 사용하였고, 세 개의 4비트 flash ADC에는 단 하나의 저항열만을 사용하는 동시에 두 번째 flash ADC와 세 번째 flash ADC에는 프리앰프를 공유하여 전력 소모와 면적을 최소화하였다. 보간 기법을 사용하여 요구되는 프리앰프의 수를 반으로 줄였으며, 프리앰프의 공유 및 보간 기법으로 인한 영향을 최소화하기 위해 낮은 킥-백 잡음을 갖는 비교기를 추가로 제안하였다. 제안하는 시제품 ADC는 0.18um 1P6M CMOS 공정으로 제작되었으며, 측정된 DNL 및 INL은 10비트 해상도에서 각각 최대 0.83LSB와 1.52LSB의 수준을 보이며, 동적 성능으로는 100MS/s의 동작 속도에서 각각 52.1dB의 SNDR과 67.6dB의 SFDR을 갖는다. 시제품 ADC의 칩 면적은 $0.8mm^2$이며 전력 소모는 1.8V 전원 전압을 인가하였을 때 100MS/s에서 27.2mW이다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제43권11호
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• pp.83-89
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• 2006

본 논문에서는 무선통신용 송수신기에 집적화할 수 있도록 $0.35{\mu}m$ CMOS n-well 1-poly 4-metal 공정을 이용하여 3.3V의 전원 전압으로 동작하는 I/Q 채널 12비트 120MHz 전류구동 D/A 변환기를 설계하였다. 설계된 12비트 D/A 변환기는 4비트 온도계 디코더를 3단 구성하여 글리치 에너지와 선형오차 특성을 최소화하였다. 측정된 선형오차인 INL/DNL은 각각 ${\pm}1.5LSB$, ${\pm}1.3LSB$이며, 글리치 에너지는 31pV.s 로 측정되었고, 전력소모는 105mW이다. 샘플링 및 입력주파수가 각각 120MHz, 1MHz일 때, 싱글 톤 테스트에서 유효비트수는 10.5비트로 측정되었다. 듀얼 톤 테스트에서 1MHz/1.1MHz의 기저대역신호는 0.9MHz/1.2MHz의 영상신호 차이가 -63dB 나타나는 것으로 측정되었다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권7호
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• pp.61-69
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• 2010

본 논문에서는 기존 폴딩 구조의 A/D 변환기(ADC)가 지닌 경계조건 비대칭 오차를 극복하기 위해 홀수개의 폴딩 블록을 사용한 1.2V 8b 800MSPS CMOS ADC를 제안한다. 제안하는 ADC는 저 전력소모를 위해 폴딩 구조에 저항열 인터폴레이션 기법을 적용하고, 높은 folding rate(FR=9)를 극복하기 위해 cascaded 폴딩 구조를 채택하였다. 특히 폴딩 ADC의 주된 문제인 아날로그 신호의 선형성 왜곡과 offset 오차 감소를 위해 홀수개의 폴딩 블록을 사용하는 신호처리 기법을 제안하였다. 또한 스위치를 사용한 ROM 구조의 인코더를 채택하여 $2^n$ 주기를 가지지 않는 디지털 코드를 일반적인 바이너리 코드로 출력하였다. 제안하는 ADC는 $0.13{\mu}m$ 1P6M CMOS 공정을 사용하여 설계되었으며, 유효면적은 870um$\times$980um이다. 입력주파수 10MHz, 800MHz의 변환속도에서 150mW의 낮은 전력소모 특성을 보이며 SNDR은 44.84dB (ENOB 7.15bit), SFDR은 52.17dB의 측정결과를 확인하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권4호
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• pp.62-68
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• 2010

본 논문에서는 주로 소면적 구현을 위하여 세그먼트 부분 정합 기법을 적용한 10비트 100MS/s DAC를 제안한다. 제안하는 DAC는 비교적 적은 수의 소자로도 요구되는 선형성을 유지하면서 고속으로 부하저항의 구동이 가능한 세그먼트 전류 구동방식 구조를 사용하였으며, 제안하는 세그먼트 부분 정합 기법을 적용하여 정합이 필요한 전류 셀들의 숫자와 크기를 줄였다. 또한, 전류 셀에는 작은 크기의 소자를 사용하면서도 높은 출력 임피던스를 얻을 수 있도록 이중-캐스코드 구조를 채용하였다. 시제품 DAC는 0.13um CMOS 공정으로 제작되었으며, 유효 면적의 크기는 $0.13mm^2$이다. 시제품 측정 결과, 3.3V의 전원전압과 $1V_{p-p}$의 단일 출력 범위 조건에서 $50{\Omega}$의 부하저항을 구동할 때 DNL 및 INL은 각각 -0.73LSB, -0.76LSB 수준이며, SFDR은 100MS/s의 동작 속도에서 최대 58.6dB이다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권5호
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• pp.1-11
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• 2008

본 논문에서는 디지털 코드 오차 보정 기법을 사용한 15비트 50MS/s CMOS 파이프라인 ADC를 제안한다. 제안하는 ADC는 15비트 수준의 고해상도에서 면적과 전력 소모를 최소화하기 위해서 4단 파이프라인 구조를 사용하며 전체 ADC의 아날로그 회로를 변경하지 않고 첫 번째 단에 약간의 디지털 회로만을 추가하는 디지털 코드 오차 보정 기법을 적용한다. 첫 번째 단에서 소자 부정합으로 인해 발생하는 코드 오차는 나머지 세 단에 의해 측정된 후 메모리에 저장되고 정상 동작 시 메모리에 저장된 코드 오차를 디지털 영역에서 제거하여 보정한다. 모든 MDAC 커패시터 열에는 주변 신호에 덜 민감한 3차원 완전 대칭 구조의 레이아웃 기법을 적용하여 소자 부정합에 의한 영향을 최소화하면서 동시에 첫 번째 단의 소자 부정합을 보다 정밀하게 측정하도록 하였다. 시제품 ADC는 0.18um CMOS 공정으로 제작되었으며, 측정된 DNL 및 INL은 15비트 해상도에서 각각 0.78LSB 및 3.28LSB의 수준을 보이며, 50MS/s의 샘플링 속도에서 최대 SNDR 및 SFDR은 각각 67.2dB 및 79.5dB를 보여준다. 시제품 ADC의 칩 면적은 $4.2mm^2$이며 전력 소모는 2.5V 전원 전압에서 225mW이다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제43권5호
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• pp.54-63
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• 2006

본 논문에서는 4세대 이동 통신 시스템에서 요구되는 사양을 위해, 해상도, 동작속도, 칩 면적 및 소모 전력을 최적화한 14b 100MS/s 0.18um CMOS ADC를 제안한다. 제안하는 ADC는 동작 모델 시뮬레이션을 통해 최적화된 구조를 분석 및 검증하여 3단 파이프라인 구조로 설계하였으며, Nyquist 입력에서도 14 비트 수준의 유효비트 수를 가지는 광대역 저잡음 SHA 회로를 기반으로 하고, MDAC에 사용되는 커패시터의 소자 부정합에 의한 영향을 최소화하기 위하여 3차원 완전 대칭 구조를 갖는 레이아웃 기법을 적용하였다. 또한, 100MS/s의 동작 속도에서 6 비트의 해상도와 소면적을 필요로 하는 최종단의 flash ADC는 오픈 루프 오프셋 샘플링 및 인터폴레이션 기법을 사용하였다. 제안하는 시제품 ADC는 SMIC 0.18um CMOS 공정으로 제작되었으며, 측정된 DNL과 INL은 14비트 해상도에서 각각 1.03LSB, 5.47LSB 수준을 보이며, 100MS/s의 샘플링 속도에서 SNDR 및 SFDR이 각각 59dB, 72dB의 동적 성능을 보여준다. 시제품 ADC의 칩 면적은 $3.4mm^2$이며 소모 전력은 1.8V 전원전압에서 145mW이다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권8호
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• pp.56-63
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• 2010

본 논문에서는 DVB-H, DVB-T, SDMB 및 TDMB 응용과 같이 고해상도, 저전력 및 소면적을 동시에 요구하는 모바일 영상 시스템 응용을 위한 12비트 100MS/s 0.13um CMOS ADC를 제안한다. 제안하는 ADC는 3단 파이프라인 구조를 사용하여 고해상도 및 높은 신호처리속도와 함께 전력 소모 및 면적을 최적화하였다. 첫 번째 및 두 번째 MDAC 사이에 적용된 증폭기 공유기법은 기존의 증폭기 공유 시 입력 단을 리셋하지 않아 발생하였던 메모리 효과를 제거하기 위해 두개의 입력 단을 사용하였으며, 위상 일부가 중첩된 클록을 사용하여 스위칭 동안 발생하는 글리치를 최소화하여 출력 신호의 정착 시간 지연 문제를 줄였다. 마지막 단으로 사용되는 6비트 FLASH ADC에는 효과적인 2단 기준 전압 선택 기법을 적용하여 소비되는 전력 소모 및 면적을 줄였다. 제안하는 ADC는 0.13um 1P7M CMOS 공정으로 제작되었으며, 면적은 0.92 $mm^2$이고, 측정된 DNL 및 INL은 각각 0.40LSB, 1.79LSB의 최대값을 갖으며, 동적성능은 100MS/s의 동작속도에서 각각 최대 60.0dB의 SNDR과 72.4dB의 SFDR을 보여준다. 전력 소모는 1.0V 전원 전압 및 100MS/s 동작속도에서 24mW이며, FOM은 0.29pJ/conv.으로 최근까지 발표된 12비트 100MS/s급 ADC 중에서 가장 우수한 성능을 보여준다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제40권11호
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• pp.83-94
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• 2003

본 논문에서는 빠른 정착시간을 갖는 전류셀(Current Cell) 매트릭스의 구조와 출력의 Gain error를 보정할 수 있는 Self calibration current bias 회로의 기능을 가진 고성능 10-bit D/A 변환기를 제안한다. 매트릭스 구조 회로의 복잡성으로 인한 지연시간의 증가 및 전력 소모를 최소화하기 위해 상위 6MSB(Most Significant Bit)전류원 매트릭스와 하위 4LSB(Least Significant Bit)전류원 매트릭스로 구성된 2단 매트릭스 구조로 설계되어 있다. 이러한 6＋4 분할 구조를 사용함으로써 전류 원이 차지하는 면적과 Thermometer decoder 부분의 논리회로를 가장 최적화 시켜 회로의 복잡성과 Chip 사이즈를 줄일 수 있었고 낮은 Glitch 특성을 갖는 저 전력 D/A 변환기를 구현하였다. 또한 self Calibration이 가능한 Current Bias를 설계함으로서 이전 D/A 변환기들의 칩 외부에 구현하던 Termination 저항을 칩 내부에 구현하고 출력의 선형성 및 정확성을 배가시켰다. 본 연구에서는 3.3V의 공급전압을 가지는 0.35㎛ 2-poly 4-metal N-well CMOS 공정을 사용하였고, 모의 실험결과에서 선형성이 매우 우수한 출력을 확인하였다. 또한 소비전력은 45m W로 다른 10bit D/A 변환기에 비해 매우 낮음을 확인 할 수 있었다. 실제 제작된 칩은 Spectrum analyzer에 의한 측정결과에서 100㎒ 샘플링 클럭 주파수와 10㎒ 입력 신호 주파수에서 SFDR은 약 65㏈로 측정되었고, INL과 DNL은 각각 0.5 LSB 이하로 나타났다. 유효 칩 면적은 Power Guard ring을 포함하여 1350㎛ × 750 ㎛ 의 면적을 갖는다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권3호
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• pp.60-68
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• 2008

본 논문에서는 10비트 해상도를 가지면서 0.5V부터 1.2V까지의 전원 전압에서 10MS/s 이상 100MS/s 까지 재구성이 가능한 저전력 2단 파이프라인 ADC를 제안한다. 제안하는 ADC는 0.5V의 전원 전압 조건에서도 10비트 해상도를 얻기 위해 입력단 SHA 회로에는 낮은 문턱 전압을 가지는 소자를 사용한 게이트-부트스트래핑 기법 기반의 샘플링 스위치를 사용하였으며, SHA 회로와 MDAC 회로에 사용된 증폭기에도 넓은 대역폭을 얻기 위해 입력단에는 낮은 문턱 전압을 가지는 소자를 사용하였다. 또한 온-칩으로 집적된 조정 가능한 기준 전류 발생기는 10비트의 해상도를 가지고, 넓은 영역의 전원 전압에서 동작할 수 있도록 증폭기의 정적 및 동적 성능을 최적화시킨다. MDAC 회로에는 커패시터 열의 소자 부정합에 의한 영향을 최소화하기 위해서 인접신호에 덜 민감한 전 방향 대칭 구조의 레이아웃 기법을 제안하였다. 한편, flash ADC 회로 블록에는 비교기에서 소모되는 전력을 최소화하기 위해 스위치 기반의 바이어스 전력 최소화 기법을 적용하였다. 시제품 ADC는 0.13um CMOS 공정으로 제작되었으며, 측정된 최대 DNL 및 INL은 각각 0.35LSB 및 0.49LSB 수준을 보인다. 또한, 0.8V의 전원 전압 60MS/s의 동작 속도에서 최대 SNDR 및 SFDR이 각각 56.0dB, 69.6dB이고, 19.2mW의 전력을 소모하며, ADC의 칩 면적은 $0.98mm^2$이다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권3호
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• pp.77-85
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• 2008

본 논문에서는 TFT-LCD 디스플레이 및 디지털 TV 시스템 응용과 같이 고속으로 동작하며 고해상도, 저전력 및 소면적을 동시에 요구하는 고화질 영상시스템 응용을 위한 12비트 130MS/s 108mW $1.8mm^2$ 0.18um CMOS ADC를 제안한다. 제안하는 ADC는 3단 파이프라인 구조를 사용하여 고해상도와 높은 신호처리 속도에서 전력 소모 및 면적을 최적화하였다. 입력단 SHA 회로에는 Nyquist 입력에서도 12비트 이상의 정확도로 신호를 샘플링하기 위해 게이트-부트스트래핑 회로를 적용함과 동시에 트랜스컨덕턴스 비율을 적절히 조정한 2단 증폭기를 사용하여 12비트에 필요한 높은 DC 전압 이득과 충분한 위상 여유를 갖도록 하였으며, MDAC의 커패시터 열에는 높은 소자 매칭을 얻기 위하여 각각의 커패시터 주위를 공정에서 제공하는 모든 금속선으로 둘러싸는 3차원 완전 대칭 구조를 갖는 레이아웃 기법을 적용하였다. 한편, 제안하는 ADC에는 전원 전압 및 온도에 덜 민감한 저전력 기준 전류 및 전압 발생기를 온-칩으로 집적하여 잡음을 최소화하면서 시스템 응용에 따라 선택적으로 다른 크기의 기준 전압 값을 외부에서 인가할 수 있도록 하였다. 제안하는 시제품 ADC는 0.18um n-well 1P6M CMOS 공정으로 제작되었으며, 측정된 DNL 및 INL은 12비트 해상도에서 각각 최대 0.69LSB, 2.12LSB의 수준을 보이며, 동적 성능으로는 120MS/s와 130MS/s의 동작 속도에서 각각 최대 53dB, 51dB의 SNDR과 68dB, 66dB의 SFDR을 보여준다. 시제품 ADC의 칩 면적은 $1.8mm^2$이며 전력 소모는 1.8V 전원 전압과 130MS/s에서 108mW이다.