• ETRI Journal
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• 제38권1호
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• pp.133-140
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• 2016

This paper presents a method of parasitic inductance reduction for high-speed switching and high-efficiency operation of a cascode structure with a low-voltage enhancement-mode silicon (Si) metal-oxide-semiconductor field-effect transistor (MOSFET) and a high-voltage depletion-mode gallium nitride (GaN) fielde-ffect transistor (FET). The method is proposed to add a bonding wire interconnected between the source electrode of the Si MOSFET and the gate electrode of the GaN FET in a conventional cascode structure package to reduce the most critical inductance, which provides the major switching loss for a high switching speed and high efficiency. From the measured results of the proposed and conventional GaN cascode FETs, the rising and falling times of the proposed GaN cascode FET were up to 3.4% and 8.0% faster than those of the conventional GaN cascode FET, respectively, under measurement conditions of 30 V and 5 A. During the rising and falling times, the energy losses of the proposed GaN cascode FET were up to 0.3% and 6.7% lower than those of the conventional GaN cascode FET, respectively.

• Journal of electromagnetic engineering and science
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• 제3권1호
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• pp.12-16
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• 2003

In this paper, low noise amplifiers with coplanar waveguide structure are presented for Wireless LAN data communication application. For comparison of microwave performance, LNAs of cascode type and balanced type using cascode cell with the same substrate and same bias conditions are designed and implemented. A cascode type of LNA shows the gain of 12.45 ㏈, input return loss of 11.63 ㏈, and noise figure of 1.52㏈. A balanced type of LNA using cascode cell shows the gain of 6.58 ㏈, input return loss of 16.6 ㏈, and noise figure of 1.18 ㏈.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제22권7호
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• pp.993-1000
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• 2018

본 논문에서는 셀프-캐스코드 구조를 이용한 LDO 레귤레이터를 제안하였다. 셀프-캐스코드 구조의 소스 측 MOSFET의 채널 길이를 조절하고, 드레인 측 MOSFET의 바디에 순방향 전압을 인가함으로써 최적화하였다. 오차 증폭기 입력 차동단의 셀프-캐스코드 구조는 높은 트랜스컨덕턴스를 가지도록, 출력단은 높은 출력 저항을 가지도록 최적화하였다. 제안 된 LDO 레귤레이터는 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정을 사용하였고, SPECTERE를 이용하여 시뮬레이션 되었다. 제안 된 셀프-캐스코드 구조를 이용한 LDO 레귤레이터의 로드 레귤레이션은 0.03V/A로 기존 LDO의 0.29V/A보다 급격하게 개선되었다. 라인 레귤레이션은 2.23mV/V로 기존 회로보다 약 3배 향상되었다. 안정화 속도는 625ns로 기존 회로보다 346ns 개선되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권1호
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• pp.720-725
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• 2015

본 연구에서는 초고주파 대역 소신호 트랜지스터를 이용하여 광대역 특성을 갖는 캐스코드 증폭기의 설계에 대하여 기술한다. 캐스코드 구조를 사용함으로써, 중간대역 이득의 감소를 피하면서 밀러 효과를 감소시켜 차단주파수를 확장시켰다. 또한 입력 매칭을 용이하게 하고 광대역에서 리플이 작은 이득 특성을 얻기 위해 피드백 회로를 이용하였다. 종래에 광대역 증폭기로 평형 증폭기나 분산형 증폭기가 자주 사용되지만, 본 연구에서는 기존보다 회로의 크기를 감소시키면서 광대역 이득특성을 얻을 수 있도록 캐스코드 구조의 증폭기를 설계하였다. 실제 측정에서 1000-2000MHz사이에서 $8.5dB{\pm}1.5dB$의 이득을 보였다. 제작된 캐스코드 증폭기는, 비록 약간의 주파수 이동이 있으나, 예측 결과와 유사하게 1000MHz 이상의 대역폭에서 8dB 이상의 평탄한 이득을 가졌다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1995년도 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1108-1110
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• 1995

This paper presents a balanced CMOS complementary folded cascode OP-AMP topology that achieves improved DC gain using the gain boosting technique, a high unity-gain frequency and improved slew rate using the CMOS complementary cascode structure and a high PSRR using the balanced output stage. Bode-plot measurements of a balanced CMOS complementary folded cascode OP-AMP show a DC gain of 80dB, a unity-gain frequency of 110MHz and a slew rate of $274V/{\mu}s$(1pF load). This balanced CMOS complementary folded cascode OP-AMP is well suited for high frequency analog signal processing applications.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제26권8호
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• pp.575-581
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• 2013

The self-cascode (SC) structure has low output voltage swing and high output resistance. In order to implement a simple and better SC structure, the native-$V_{th}$ MOSFETs which has low threshold voltage($V_{th}$) is applied. The proposed SC structure is designed using a qualified industry standard $0.18-{\mu}m$ CMOS technology. Measurement results show that the proposed SC structure has higher transconductance as well as output resistance than single MOSFET. In addition, analog building blocks (e.g. current mirror, basic amplifier circuits) with the proposed SC structure are investigated using by Cadence Spectre simulator. Simulation results show improved electrical performances.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제26권4호
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• pp.278-283
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• 2013

This paper presents a design and fabrication of 0.5 V two stage operational amplifier. The proposed operational amplifier utilizes body-driven differential input stage and self-cascode current mirror structure. Cadence Virtuoso is used for layout and the layout data is verified by LVS through Mentor Calibre. The proposed two stage operational amplifier is fabricated using $0.13{\mu}m$ CMOS process and operation at 0.5 V is confirmed. Measured low frequency small signal gain of operational amplifier is 50 dB, power consumption is $29{\mu}W$ and chip area is $75{\mu}m{\times}90{\mu}m$.

• 한국전자파학회논문지
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• 제28권6호
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• pp.435-443
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• 2017

본 논문에서는 cascode 구조가 적용된 Class-E 스위칭 모드 CMOS 전력증폭기의 common-gate 트랜지스터 게이트 바이어스 효과에 대해 분석하였다. 게이트 바이어스 효과를 확인하기 위해서 전력증폭기의 DC 전력소모, 효율을 분석하였다. 분석 결과를 통해서 전력증폭기의 최고 효율을 보여주는 common-gate 트랜지스터의 게이트 바이어스가 일반적으로 사용하는 전력증폭기 전원 전압보다 낮음을 확인하였다. 트랜지스터의 게이트 바이어스가 계속 감소함에 따라 on-저항을 확인하여 커지고, 이에 따라 출력, 효율이 감소하는 것도 확인하였다. 이 두 가지 현상을 통해 게이트 바이어스가 스위칭 모드 전력증폭기에 미치는 영향을 분석하였다. 이 분석을 증명하기 위해서 $0.18{\mu}m$ RF CMOS 공정으로 1.9 GHz 스위칭 모드 전력증폭기를 설계하였다. 앞에서 설명한 것처럼 전력증폭기의 최대 효율은 전력증폭기의 인가 전압(3.3 V)보다 낮은 2.5 V에서 확인할 수 있었다. 이 때 최고 출력은 29.1 dBm, 최고 효율은 31.5 %이다. 측정 결과를 통해서 스위칭 모드 전력증폭기 common-gate 트랜지스터의 게이트 바이어스 효과를 실험적으로 확인하였다.

• 전력전자학회논문지
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• 제20권6호
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• pp.558-565
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• 2015

Gallium nitride high-electron mobility transistor (GaN HEMT) is the strongest candidate for replacing Si MOSFET. Comparing the figure of merit (FOM) of GaN with the state-of-the-art super junction Si MOSFET, the FOM is much better because of the wide band gap characteristics and the heterojunction structure. Although GaN HEMT has many benefits for the power conversion system, the performance of the power conversion system with the GaN HEMT is sensitive because of its low threshold voltage ($V_{th}$) and even lower parasitic capacitance. This study examines the characteristics of a phase-shifted full-bridge dc-dc converter with cascode GaN HEMT. The problem of unoptimized dead time is analyzed on the basis of the output capacitance of GaN HEMT. In addition, the printed circuit board (PCB) layout consideration is analyzed to reduce the negative effects of parasitic inductance. A comparison of the experimental results is provided to validate the dead time and PCB layout analysis for a phase-shifted full-bridge dc-dc converter with cascode GaN HEMT.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제8권10호
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• pp.1477-1483
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• 2013

연속시간 전류모드 기저대역 채널선택 필터 설계를 위하여 전류이득과 단위이득 주파수를 개선시킨 저전압 선형 캐스코드 전류모드 적분기를 제안하였다. 제안된 전류모드 적분기는 CMOS 상보형 회로로 구성된 완전 차동 형태의 입 출력단으로 구성하였으며, 여기에 캐스코드 트랜지스터를 추가시킴으로써 바이어스 단을 구성하여 선형영역에서 동작시켜 저전압 구조에 적합하도록 설계하였다. 이 때 바이어스 전압을 선택적으로 제어하여 주파수 대역이 가변될 수 있도록 설계하였다. 시뮬레이션 결과를 통해 설계한 선형 캐스코드 전류모드 적분기가 저전압 동작, 전류 이득 및 단위이득 주파수 등 모두 만족할 만한 특성을 가지고 있음을 확인하였다.