• 센서학회지
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• 제27권2호
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• pp.93-98
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• 2018

In this paper, an energy-efficient 11.49-bit successive approximation register (SAR) capacitance-to-digital converter (CDC) for capacitive sensors with a figure of merit (FoM) of 31.6 pJ/conversion-step is presented. The CDC employs a SAR algorithm to obtain low power consumption and a simplified structure. The proposed circuit uses a capacitive sensing amplifier (CSA) and a dynamic latch comparator to achieve parasitic capacitance-insensitive operation. The CSA adopts a correlated double sampling (CDS) technique to reduce flicker (1/f) noise to achieve low-noise characteristics. The SAR algorithm is implemented in dual operating mode, using an 8-bit coarse programmable capacitor array in the capacitance-domain and an 8-bit R-2R digital-to-analog converter (DAC) in the charge-domain. The proposed CDC achieves a wide input capacitance range of 29.4 pF and a high resolution of 0.449 fF. The CDC is fabricated in a $0.18-{\mu}m$ 1P6M complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) process with an active area of 0.55 mm2. The total power consumption of the CDC is $86.4{\mu}W$ with a 1.8-V supply. The SAR CDC achieves a measured 11.49-bit resolution within a conversion time of 1.025 ms and an energy-efficiency FoM of 31.6 pJ/step.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.414-422
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• 2013

본 논문은 분할-커패시터 기반의 차동 디지털-아날로그 변환기 (DAC: digital-to-analog converter)를 이용하는 10-bit 10-MS/s 비동기 축차근사형 (SAR: successive approximation register) 아날로그-디지털 변환기 (ADC: analog-to-digital converter)를 제안한다. 샘플링 주파수를 증가시키기 위해 SAR 로직과 비교기는 비동기로 동작을 한다. 또한 높은 해상도를 구현하기 위해 오프셋 보정기법이 적용된 시간-도메인 비교기를 사용한다. 제안하는 10-bit 10-MS/s 비동기 축차근사형 아날로그-디지털 변환기는 0.18-${\mu}m$ CMOS 공정에서 제작되며 면적은 $140{\times}420{\mu}m^2$이다. 1.8 V의 공급전압에서 전력소모는 1.19 mW이다. 101 kHz 아날로그 입력신호에 대해 측정된 SNDR은 49.95 dB이며, DNL과 INL은 각각 +0.57/-0.67, +1.73/-1.58이다.

• 전기전자학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.514-517
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• 2018

센서 시스템의 아날로그-디지털 변환기(ADC: analog-to-digital converter)에서는 높은 해상도, 낮은 전력 소모, 높은 신호 대역폭이 요구된다. 시그마-델타 ADC는 높은 차수 구조와 높은 오버샘플링 비를 통해 고해상도를 얻을 수 있으나 전력 소모가 높고 신호 대역폭이 낮다. 연속 근사 레지스터(SAR: successive-approximation-register) ADC의 경우 저전력 동작이 가능하나 공정상 부정합으로 인해 해상도에 한계가 있다. 본 논문에서는 이러한 단점들을 극복하기 위한 ADC 구조 개선에 대해 살펴본다.

• 센서학회지
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• 제27권1호
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• pp.31-35
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• 2018

This paper describes a low-power, SNDR (signal-to-noise and distortion ration) enhanced SAR (successive approximation register) type 12b ADC (analog-to-digital converter) with noise shaping technique. For low power consumption and small chip size of the DAC (digital-to-analog converter), the top plate sampling technique and the dummy capacitor switching technique are used to implement 12b operation with a 10b capacitor array in DAC. Noise shaping technique is applied to improve the SNDR by reducing the errors from the mismatching of DAC capacitor arrays, the errors caused by attenuation capacitor and the errors from the comparator noise. The proposed SAR ADC is designed with a $0.18{\mu}m$ CMOS process. The simulation results show that the SNDR of the SAR ADC without the noise shaping technique is 71 dB and that of the SAR ADC with the noise shaping technique is 84 dB. We can achieve the 13 dB improvement in SNDR with this noise shaping technique. The power consumption is $73.8{\mu}W$ and the FoM (figure-of-merit) is 5.2fJ/conversion-step.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권12호
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• pp.2317-2325
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• 2016

본 논문은 reference driver를 이용한 10비트 10MS/s 축차근사형(SAR: Successive Approximation Register) 아날로그-디지털 변환기(ADC: Analog-to-Digital Converter)를 제안한다. 제안하는 SAR ADC는 커패시터형 디지털-아날로그 변환기(CDAC: Capacitive Digital-to-Analog Converter), 비교기, SAR 로직, 그리고 공급 전압 노이즈에 대한 내성을 향상시키는 reference driver로 구성된다. ${\pm}0.9V$의 아날로그 입력전압을 가지는 SAR ADC를 위해 reference driver는 0.45V, 1.35V의 기준 전압을 생성한다. 설계된 SAR ADC는 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정을 이용하여 제작되었으며 1.8V의 공급전압을 사용하였다. 제안된 SAR ADC는 reference driver를 이용하여 +/- 200mV의 공급 전압 변화에서도 ${\pm}0.9V$의 입력 범위를 유지한다. 10MS/s의 샘플링 주파수에서 5.32mW의 전력을 소모한다. 측정된 ENOB는 9.11 비트 이며, DNL과 INL은 각각 +0.60/-0.74 LSB와 +0.69/-0.65 LSB이다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권12호
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• pp.65-72
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• 2008

이 논문은 seamless 주파수 트래킹 방법을 이용한 새로운 이중 루프 디지털 PLL(DPLL)을 제안한다. Coarse 루프와 fine 루프로 구성되는 이중 루프 구조는 빠른 획득 시간과 스위칭 잡음 억제를 위하여 successive approximation register기법과 TDC 회로를 사용하였다. 제안된 DPLL은 입력 주파수의 long-term 지터에 따른 지터 특성을 보상하기 위하여 Coarse와 fine의 코드 변환 주파수 트래킹 방법을 새로이 추가하였다. 또한, 제안된 DPLL은 넓은 주파수 동작 범위와 낮은 지터 특성 위하여 전류 제어 발진기와 V-I 변환기로 구성되는 전압제어 발진기를 채택하였다. 제안된 DPLL은 동부 하이텍 $0.18-{\mu}m$ CMOS 공정으로 구현하였으며 1.8V의 공급전압에서 0.4-2GHz의 넓은 동작 주파수 범위와 $0.18mm^2$의 적은 면적을 가진다. H-SPICE 시뮬레이션을 통하여, DPLL은 2GHz의 동작 주파수에서 18mW 파워소비와 전원잡음이 없는 경우 3psec이하의 p-p period 지터를 확인하였다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2008년도 하계종합학술대회
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• pp.461-462
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• 2008

An elaborate Simulink model for a nonredundant 10bit 20MSPS SAR ADC is proposed to verify its algorithm and to consider the real transistor-level issues of analog blocks. Some electrical trade-offs and power issues are considered.

• 전기전자학회논문지
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• 제24권3호
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• pp.719-726
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• 2020

능동형 유기 발광 다이오드의 픽셀 노화를 보상하기 위한 문턱 전압 감지 회로가 제안된다. 제안된 문턱 전압 감지 회로는 샘플-홀드 회로와 10비트의 해상도를 가지는 단일 입력 축차 근사형 아날로그-디지털 변환기로 구성된다. 각 샘플-홀드 회로의 스케일 다운 변환기와 단일-차동 변환기를 가지는 가변 이득 증폭기를 제거하기 위해 단일 입력 축차 근사형 아날로그-디지털 변환기를 위한 중간 기준 전압 보정과 입력 범위 보정이 수행된다. 제안된 문턱 전압 감지 회로는 1.8V 공급 전압의 180nm CMOS 공정을 사용하여 설계된다. 단일 입력 축차 근사형 아날로그-디지털 변환기로의 유효 비트와 전력 소모는 각각 9.425비트와 2.83mW이다.

• 전자공학회논문지
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• 제50권11호
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• pp.130-137
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• 2013

본 논문은 생체신호 측정을 위한 저전력/저면적 AFE(analog front-end)에 관한 것이다. 제안된 AFE는 계측증폭기(IA), 대역 통과 필터(BPF), 가변 이득 증폭기(VGA), SAR 타입 A/D 변환기로 구성된다. 전류 분할 기법을 이용한 작은 gm (LGM) 회로와 고 이득 증폭기로 구성된 Miller 커패시터 등가 기술을 이용하여, 외부 수동소자를 사용하지 않고 AC-coupling을 구현하였다. 응용에 따른 BPF의 고역 차단 주파수 변화는 전압 조절기(regulator)를 이용한 출력 전압 변화를 이용하여 $g_m$을 변화하여 구현 시켰다. 내장된 ADC는 커패시터 분할 기법을 적용한 이중 배열 커패시터 방식의 D/A변환기와 비동기 제어 방식을 이용하여 저 전력과 저 면적으로 구현하였다. 일반 CMOS 0.18um 공정을 이용하여 칩으로 제작하였고, 전체 칩 면적은 PAD등을 모두 포함하여 $650um{\times}350 um$이다. 제안된 AFE의 전류 소모는 1.8V에서 6.3uA이다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제16권4호
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• pp.520-527
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• 2016

A new dual-loop digital delay-locked loop (DLL) using a hybrid (binary + sequential) search algorithm is presented to achieve both wide-range operation and high delay resolution. A new phase-interpolation range selector (PIRS) and a variable successive approximation register (VSAR) algorithm are adopted to resolve the boundary switching and harmonic locking problems of conventional digital DLLs. The proposed digital DLL, implemented in a $0.18-{\mu}m$ CMOS process, occupies an active area of $0.19mm^2$ and operates over a wide frequency range of 0.15-1.5 GHz. The DLL dissipates a power of 11.3 mW from a 1.8 V supply at 1 GHz. The measured peak-to-peak output clock jitter is 24 ps (effective pk-pk jitter = 16.5 ps) with an input clock jitter of 7.5 ps at 1.5 GHz. The delay resolution is only 2.2 ps.