In this paper, a 1.5V CMOS high frequency operational amplifier for high frequency signal processing systems is presented. For obtaining the high gain and the high unity gain frequency with the 1.5V supply voltage, the op-amp is designed with simple two stages which are consisting of the rail-to-rail differential input stage and the class-AB output stage. The designed op-amp operates with the 1.5V supply voltage, and shows well the push-pull class-AB operation. The simulation results show the DC open loop gain of 77dB and the unity gain frequency of 100MHz for the 1㏁ ┃ 10pF load. When the resistive load R$_1$. is varied from 1㏁ to 1 ㏀, the DC open loop gain decreases by only 4dB.
본 논문은 급증하는 무선통신, 자율주행자동차, 5G 무선통신 및 광대역 어플리케이션 등과 같이 다양한 방면에서 필요로 하는 광대역, 고이득 안테나 필요성에 따라 후면 주파수 선택 표면(FSS, Frequency Selective Surface)을 이용한 광대역 고이득 평면 사다리꼴 모노폴 안테나를 설계하였다. 제안된 안테나는 이중 금속층을 사용하여 기존의 주파수 선택 표면과 구조적인 차이점을 갖는다. 또한 기존의 안테나 설계에서 갖는 설계의 복잡함을 해결하기 위해 GA(Genetic Algorithms)과 HFSS(High Frequency Structure Simulator) 시뮬레이션을 사용하여 효율성을 증가시켰다. 이를 통해 3.52 GHz ~ 5.92 GHz의 넓은 대역폭과 전체 대역폭에서 10.5 dBi 이상의 이득을 유지하며, 5.1 GHz에서 11.8 dBi의 최고 이득을 갖는다. 기존 안테나와 비교하였을 경우 1.8 GHz의 36% 임피던스 대역폭이 2.4 GHz의 50% 임피던스 대역폭으로 향상되었으며, 이득의 경우 8.6 dBi 증가하는 것을 확인하였다.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제2권4호
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pp.1-6
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2001
In this paper, a 1.5 V high-gain high-frequency CMOS complementary operational amplifier is presented. The input stage of op-amp is designed for supporting the constant transconductance on the Input stage by consisting of the parallel-connected rail-to-rail complementary differential pairs. And consisting of the class-AB rail-to-rail output stage using the concept of elementary shunt stage and the grounded-gate cascode compensation technique for improving the low PSRR which was a disadvantage in the general CMOS complementary input stage, the load dependence of open loop gain and the stability of op- amp on the output load are improved, and the high-gain high-frequency operation can be achieved. The designed op-amp operates perfectly on the complementary mode with the 180° phase conversion for a 1.5 V supply voltage, and shows the DC open loop gain of 84 dB, the phase margin of 65°, and the unity gain frequency of 20 MHz. In addition, the amplifier shows the 0.1 % settling time of .179 ㎲ for the positive step and 0.154 ㎲ for the negative step on the 100 mV small-signal step, respectively, and shows the total power dissipation of 8.93 mW.
고속 아날로그 시스템,위성통신시스템, video signal processing 및 processing 및 optical fiber interface 회로등에서 높은 전자이동도로 인하여 고주파 툭성이 우수한 GaAs 연산 증폭기는 필수적인 구성 요소이다. 하지만, 낮은 전달컨덕턱스 및 low frequency dispersion등의 현상 때문에 높은 전압이득을 얻을 수 없다는 단점을 가지고 있다. 따라서 본 논문에서는 GaAs MESFETfmf 이용한 증폭기의 이득을 증가시키기 위한 기법을 비교분석하고 기존의 전류미러와 새로운 구성의 전류 미러를 설계하여 회로의 안정화를 꾀하였다. 높은 차동전압이득을 얻기 위하여 단일 증폭기의 bootstrap 이득증가기법을 이용하여 차종입력 회로를 구성하였으며, 회로의 안정도 및 우수한 주파수 특성을 얻기 위하여 common mode feedback을 사용하였다. Pspice를 통한 시뮬레이션 결과 설계된 회로의 이득이 18.6dB 향상되었고 안정도 및 주파수 특성면에서 우수함을 확인할 수 있었다.
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.
이 논문에서는 40nm CMOS 공정을 이용하여 제작된 26GHz 가변 이득 증폭기에 대한 연구를 수행하였다. 79GHz를 사용하는 자동차 레이더의 경우 주파수 특성상 회로 전체를 79GHz로 설계 및 매칭 하기 보다는 Down conversion 하여 낮은 주파수대역으로 구동하거나 Up conversion 전에 낮은 주파수 대역을 이용하는 것이 설계 및 구동에 유리하다. 실제적으로 TTD(True Time Delay)를 통해 시간지연을 이용하는 Phased Array System 의 경우에도 현재 기술로는 낮은 주파수로 Down conversion하는 것이 오차를 줄이고 실제적 시간지연을 구현하는데 좋다. 79GHz 주파수의 1/3인 26GHz 주파수 대역에서 동작하는 VGA(Variable Gain Amplifier)에 대하여 설계하였고 1-stage의 cascode amplifier 형태로 구성된 회로에서 VDD : 1V, Bias 0.95V, S11은 < -9.8dB(Mea. High gain mode), S22 <-3.6dB(Mea. High gain mode), Gain : 2.69dB(Mea. High gain mode), P1dB : -15 dBm (Mea. High gain mode) 로 설계되었다. Low gain mode 에서는 S11은 < -3.3dB(Mea. Low gain mode), S22 < -8.6dB(Mea. Low gain mode), Gain : 0dB(Mea. Low gain mode), P1dB : -21 dBm (Mea. Low gain mode)로 설계되었다.
This paper describes the computer-aided design, fabrication and performance of high Q and high gain active filters suitable for microminiaturization in the frequency range of 10-800MHz, based on the negative resistance operation of a transistor. 48 as high as 1000 and a transducer gain as high as 35dB can readily be obtained with a single-transistor amplifier and with an inductance as small as a few nH at higher frequencies and 150 nH at lower frequencies in tile above frequency range. The gain of the proposed active filter can be stoabilized within $\pm$ 1.5 dB over the temperature range -1$0^{\circ}C$ to +5$0^{\circ}C$ and the temperature dependence of the center frequency is tapicalla 50ppm/$^{\circ}C$. An experimental FM receiver utilizing these fitters and operating at a carrier frequency of 92 MH3 was built. The whole circuit was fabricated on eight alumina substrates of by the thick-film hybrid IC technique and the coils are constructed, for miniaturization, in a spiral form of 3 or 4 turns of enamel copper wire with an overall diameter of about 5mm. The test results are also reported in this paper.
In a power grid that has a high penetration of wind power, the highly-fluctuating output power of wind turbine generators (WTGs) adversely impacts the power quality in terms of the system frequency. This paper proposes a power smoothing scheme of a variable-speed WTG that can smooth its fluctuating output power caused by varying wind speeds, thereby improving system frequency regulation. To achieve this, an additional loop relying on the frequency deviation that operates in association with the maximum power point tracking control loop, is proposed; its control gain is modified with the rotor speed. For a low rotor speed, to ensure the stable operation of a WTG, the gain is set to be proportional to the square of the rotor speed. For a high rotor speed, to improve the power smoothing capability, the control gain is set to be proportional to the cube of the rotor speed. The performance of the proposed scheme is investigated under varying wind speeds for the IEEE 14-bus system using an EMTP-RV simulator. The simulation results indicate that the proposed scheme can mitigate the output power fluctuation of WTGs caused by varying wind speeds by adjusting the control gain depending on the rotor speed, thereby supporting system frequency regulation.
본 논문에서는 노인성 난청으로 인한 청력도 감쇄를 보상하는 고주파 증폭 회로를 제안한다. 노인성 난청은 고음역(고주파 대역)의 청력도가 저음역(저주파대역)에 비해 더 떨어지는 저주파 통과 필터의 특성을 보이므로, 보상회로는 임계주파수 이상의 대역에서는 주파수에 비례하여 신호를 증폭하고 임계주파수 이하에서는 증폭도를 일정하게 유지하는 구조이다. 제안된 고주파 회로는 미분기, 단위 이득 증폭기로 구성된다. 임계주파수는 볼륨 조절 레버 형태로 간단하게 제어가 가능한 구조로 노인들이 자신의 난청정도에 따라 쉽게 증폭도를 조절할 수 있다. 고주파 증폭회로의 임계주파수는 가청주파수 전 대역에서 연속적으로 조절 가능하고, 10 kHz 음역의 신호는 80dB 이상 증폭도를 가진다.
Frequency characteristics of gain-saturated erbium-doped fiber amplifier (EDFA) are experimentally evaluated to mitigate the optical signal fluctuation induced by atmospheric turbulence in terrestrial freespace optical communication systems. Here, an acousto-optic modulator (AOM) is used to emulate optical signal fluctuations induced by atmospheric turbulence. The waveform which is generated in proportion to the refractive-index structural parameters is used to drive the AOM at various periodic frequencies. Thus, the dependence of the signal fluctuation suppression on the frequency is evaluated. The experiment is conducted using a periodic frequency sweep of the AOM driving voltage waveform and signal input power variation of the amplifier. It is observed that a low periodic frequency and high input signal power effectively suppress the optical signal fluctuation. This study evaluates the experimental results from the high-pass filter and gain-saturation characteristics of the EDFA.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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