• 한국통신학회논문지
• /
• 제40권4호
• /
• pp.613-618
• /
• 2015

본 논문은 2단 플래시 A/D 변환기를 이용한 저전력 CMOS 플래시-SAR(successive approximation register)A/D 변환기를 제안한다. 전체 회로 구조는 상위 2비트 고속 플래시 A/D 변환기, 하위 8비트 저 전력 SAR A/D 변환기로 구성되어서 데이터 변환 클럭 수를 감소시켜서 변환속도를 향상시켰다. 또한 하위 8비트를 SAR 논리회로와 커패시터 D/A 변환기를 이용하여 저 전력으로 회로를 설계하였다. 제안 된 A/D 변환기는 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정을 이용하여 구현하였고 2MS/s의 변환속도를 갖으며 9.16비트의 ENOB(effective number of bit)이 측정되었다. 면적과 전력소모는 각각 $450{\times}650{\mu}m^2$와 $136{\mu}W$이고 120fJ/step의 FoM을 갖는다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
• /
• 제16권3호
• /
• pp.274-286
• /
• 2016

This paper presents a 4-channel multi-rate vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) driver. In order to keep the output power constant with respect to the process, voltage, temperature (PVT) variations, this research proposes automatic power and magnitude. For the fast settling time, the high-speed 10-bit time-interleaved Flash-successive approximation analog to digital converter (Flash-SAR ADC) is proposed and shared for automatic power and magnitude calibration to reduce the die area and power consumption. This chip is fabricated using $0.13-{\mu}m$ CMOS technology and the die area is $4.2mm^2$. The power consumption is 117.84 mW per channel from a 3.3 V supply voltage at 10 Gbps. The measured resolution of bias /modulation current for APC/AMC is 0.015 mA.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
• /
• 한국정보통신학회 2015년도 추계학술대회
• /
• pp.861-862
• /
• 2015

In this paper we present a low area 12-bit SAR ADC (Successive Approximation Register Analog-to-Digital Converter). The proposed circuit is fabricated using Magnachip/SK Hynix 1-Poly 6-Metal $0.18-{\mu}m$ CMOS process, and it is powered by a 1.8-V supply. Total chip area is reduced by replacing the MIM capacitors with MOS capacitors instead of the capacitors consisting of overall part in chip area. The proposed circuit showed improved power dissipation of 1.9mW, and chip area of $0.45mm^2$ as compared to conventional research results at the power supply of 1.8V. The designed circuit also showed high SNDR (Signal-to-Noise Distortion Ratio) of 70.51dB, and excellent effective number of bits of 11.4bits.

• 전자공학회논문지
• /
• 제54권2호
• /
• pp.47-52
• /
• 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
• /
• 제24권4호
• /
• pp.1058-1063
• /
• 2020

본 논문은 생체 신호 및 센서 신호 처리를 위하여 저전력으로 동작하는 12비트 SAR A/D 변환기를 제안한다. 기존의 SAR A/D 변환기의 전력소모를 줄이고자, 동적 전류를 감소시켜 전체 전력 소모를 감소시켰다. 동적 전류를 감소시키기 위해서 C-DAC 비트 스위치를 동작시키는 샘플링 시간을 클럭 생성기의 샘플링 시간과 다르게 인가하였다. 추가적으로 SAR A/D 변환기의 전체 전력소모 중 70%를 차지하는 디지털 블록의 공급전압을 0.6V로 낮춰 설계하였다. 제안하는 SAR A/D 변환기는 CMOS 65nm 공정 1-poly 6-metal을 사용하여 설계하였으며, 1.2V의 공급전압으로 동작하며, ENOB는 10.1 비트, INL/DNL은 ±0.5LSB/±1.2LSB이며, 전체 전력소모는 31.2uW이고 FoM은 2.8fJ/step 이다.

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

• 전기전자학회논문지
• /
• 제23권1호
• /
• pp.35-43
• /
• 2019

본 논문은 10비트 비동기 SAR ADC에 사용되는 CDAC의 선형성을 개선하기 위한 커패시터 자체 보정 기법을 제안한다. 제안된 커패시터 자체 보정 기법은 10비트 CDAC의 상위 5비트의 각각의 커패시터의 값이 하위 커패시터의 값들의 합과 같아지도록 수행된다. Behavioral 시뮬레이션의 결과에 의하면, CDAC의 커패시터의 최대 부정합 오류가 4%일 때, 제안한 커패시터 자체 보정 기법은 DNL과 INL를 각각 -0.810/+0.194LSB와 -0.832/+0.832LSB에서 -0.235/+0.178LSB와 -0.227/ +0.227LSB로 개선시킨다. 1.2V 공급전압과 110nm CMOS 공정을 이용하여 제작된 10비트 비동기 SAR ADC의 면적과 전력소모는 각각 $0.205mm^2$와 1.25mW이다. 20MS/s의 샘플율과 96.13kHz 입력 주파수에 대해 제안한 10비트 비동기 SAR ADC의 측정된 ENOB는 9.194비트이다.

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