• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제3권11호
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• pp.419-426
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• 2014

최근 스마트 모바일 기기에서의 고성능화 추세는 더 많은 소비 전력을 요구하게 되어 배터리 사용 시간의 감소로 이어지고 있다. 이에 배터리 관리의 중요성과 그 연구에 필요한 정확한 배터리 모델링 방법이 중요해지고 있다. 배터리 모델은 크게 수학적 모델, 전기화학적 모델, 전기적 모델로 구분된다. 그중 전기적 모델에서 전기적 소자를 사용한 테브닌 등가회로와 SOC의 비선형 함수 모델을 사용하는 것이 일반적이나, 온도나 사용연한에 따른 특성 변화, 전기적 소자로 표현할 수 없는 비정형적 저항성분 등의 존재로 OCV 결과 출력의 정확성에 한계가 존재한다. 본 논문에서는 기존의 모델의 정확성을 향상시키기 위하여 배터리의 SOC 특성을 나타내는 수학적 함수 모델을 개선하고 온도, 수명, 그리고 전기적 특성의 비선형성을 포함하는 새로운 배터리 모델을 제안한다. 또한 제안한 모델을 구현한 시뮬레이터를 사용하여 정적 전류 상태와 동적 전류 상태에서의 배터리의 방전 결과를 예측한 결과, 기존 방법 대비 실측값과의 MSE가 개선된 결과를 보였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제37권6호
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• pp.85-96
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• 2000

Fully Differential 연산 증폭기 회로는 SCF(Switched Capacitor Filter), D/A 컴버터, A/D 컨버터, 통신 회로 등의 VLSI 설계시 외부 부하 구동에 필수적이다. 기존의 CMOS 연산 증폭기 회로는 CMOS 기술에 따른 여러 가지 단점을 갖는데 우선 큰 부하 용량에 대한 구동 능력이 양호하지 못하고, 집적도의 증가에 따른 전원 전압의 감소로 인해 입출력 전압의 동작 특성이 저하되어 전체 회로의 동특성 법위가 감소된다. 이러한 단잠들을 개선하기 위하여 출력부의 출력 스윙을 늘릴 수 있는 차동 출력 구조를 사용한 회로가 Fully Differential 연산 증폭기 회로이며, 단일 출력 구조의 연산 증폭기 보다 스윙 폭이 향상된다. Fully Differential 연산 증폭기의 구성에서 전류 미러가 그 성능을 결정하며, 따라서 큰 출력 스윙과 안정된 회로 동작을 위해서는 출력 저항이 크고, 기준 전류와의 정합이 잘 되는 전류 미러의 설계가 중요하다. 본 논문에서는 큰 출력 저항과 기준 전류와의 정합 특성이 우수한 새로운 전류 미러를 제시하였다. 출력 스윙을 키우고 전력 소모를 줄이기 위해 새로운 전류 미러를 사용하여 2단 증폭 형태의 Fully Differential 연산 증폭기를 설계하였으며, 설계한 증폭기는 레이아웃으로 구현하여 시뮬레이션 프로그램(SPICE3f)을 통하여 성능을 검증하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권4호
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• pp.69-74
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• 2010

알루미늄 양극산화(aluminum anodization)의 선택적인 적용을 통하여 DRAM 소자를 위한 새로운 패키지 기판을 제작하였다. 에폭시 계열의 코어(core)와 구리의 적층 형태로 제작되는 일반적인 패키지 기판과는 달리 제안된 패키지 기판은 아래층 알루미늄(aluminum), 중간층 알루미나(alumina, $Al_2O_3$) 그리고 위층 구리(copper)로 구성된다. 알루미늄 기판에 양극산화 공정을 수행함으로써 두꺼운 알루미나를 얻을 수 있으며 이를 패키지 기판의 유전체로 사용할 수 있다. 알루미나층 위에 구리 패턴을 배치함으로써 새로운 2층 금속 구조의 패키지 기판을 완성하게 된다. 또한 알루미늄 양극산화를 선택적인 영역에만 적용하여 내부가 완전히 채워져 있는 비아(via) 구조를 구현할 수 있다. 패키지 설계 시에 비아 인 패드(via in pad) 구조를 적용하여 본딩 패드(bonding pad) 및 볼 패드(ball pad) 상에 비아를 배치하였다. 상기 비아 인 패드 배치 및 2층 금속 구조로 인해 패키지 기판의 배선 설계가 보다 수월해지고 설계 자유도가 향상된다. 새로운 패키지 기판의 주요 설계인자를 분석하고 최적화하기 위하여 테스트 패턴의 2차원 전자기장 시뮬레이션 및 S-파라미터 측정을 진행하였다. 이러한 설계인자를 바탕으로 모든 신호 배선은 우수한 신호 전송을 얻기 위해서 $50{\Omega}$의 특성 임피던스를 가지는 coplanar waveguide(CPW) 및 microstrip 기반의 전송선 구조로 설계되었다. 본 논문에서는 패키지 기판 구조, 설계 방식, 제작 공정 및 측정 등을 포함하여 양극산화 알루미늄 패키지 기판의 특성과 성능을 분석하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제46권3호
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• pp.75-85
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• 2009

본 논문에서는 two-carrier W-CDMA 응용과 같이 고해상도, 저전력 및 소면적을 동시에 요구하는 3G 통신 시스템 응용을 위한 13비트 100MS/s 0.13um CMOS ADC를 제안한다. 제안하는 ADC는 4단 파이프라인 구조를 사용하여 고해상도와 높은 신호처리속도와 함께 전력 소로 및 면적을 최적화하였다. 입력 단 SHA 회로에는 면적 효율성을 가지멸서 고속 고해상도로 동작하는 게이트-부트스트래핑 회로를 적용하여 1.0V의 낮은 전원 전압동작에서도 신호의 왜곡없이 Nyquist 대역 이상의 입력 신호를 샘플링할 수 있도록 하였다. 입력 단 SHA 및 MDAC에는 낮은 임피던스 기반의 캐스코드 주파수 보상 기법을 적용한 2단 증폭기 회로를 사용하여 Miller 주파수 보상 기법에 비해 더욱 적은 전력을 소모하면서도 요구되는 동작 속도 및 안정적인 출력 조건을 만족시키도록 하였으며, flash ADC에 사용된 래치의 경우 비교기의 입력 단으로 전달되는 킥-백 잡음을 줄이기 위해 입력 단과 출력 노드를 클록 버퍼로 분리한 래치 회로를 사용하였다. 한편, 제안하는 시제품 ADC에는 기존의 회로와는 달리 음의 론도 계수를 갖는 3개의 전류만을 사용하는 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 0.13um 1P8M CMOS 공정으로 제작되었으며, 측정된 DNL 및 INL은 13비트 해상도에서 각각 최대 0.70LSB, 1.79LSB의 수준을 보이며, 동적 성능으로는 100MS/s의 동작 속도에서 각각 최대 64.5dB의 SNDR과 78.0dB의 SFDR을 보여준다. 시제품 ADC의 칩 면적은 $1.22mm^2$이며, 1.2V 전원 전압과 100MS/s의 동작 속도에서 42.0mW의 전력을 소모하여 0.31pJ/conv-step의 FOM을 갖는다.