• 전자공학회논문지
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• 제52권11호
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• pp.36-43
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• 2015

본 연구를 통해서 초점면 배열 이차원 마이크로볼로미터를 위한 픽셀 단위의 신호취득 회로를 연구하였다. 높은 응답도와 긴 적분시간을 갖는 픽셀 단위의 구조를 위해 이 단계 바이어스 전류 억제 방식을 갖는 전류 미러 입력회로를 제안하였다. 제안하는 회로는 $0.35-{\mu}m$ 2-poly 4-metal CMOS 공정을 이용하여 설계했고, 마이크로볼로미터의 배열 크기는 $320{\times}240$이며 픽셀 크기는 $50{\mu}m{\times}50{\mu}m$이다. 제안하는 이 단계 바이어스 전류 억제 방식은 넓은 보정 범위에서 충분히 작은 보정 오차를 보이며, 설계 파라미터를 조정하여 보정 범위와 보정 오차를 간단히 최적화할 수 있다. 제안하는 회로는 높은 응답도와 1 ms 이상의 긴 적분시간을 갖기 때문에 회로의 잡음등가온도차(NETD)를 26 mK까지 개선할 수 있고, 이는 기존회로의 잡음등가 온도차인 67 mK에 비해 매우 개선된 수치이다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제10권3호
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• pp.503-510
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• 2006

Readout 회로는 검출기에서 발생되는 신호를 영상신호처리에 적합한 신호로 변환시키는 회로를 말한다. 일반적으로 감지소자와의 임피던스 매칭, 증폭기능, 잡음제거 기능, 및 셀 선택 둥의 기능을 갖추어야하며, 저 전력, 저 잡음, 선형성, 단일성(uniformity),큰 동적 범위(dynamic range), 우수한 주파수 응답 특성 등의 조건을 만족하여야 한다. Focal Plane array (FPA)용 자외선 영상 장비 개발을 위한 기술 요소는 첫째, 자외선 검출기(detector) 재료 및 미세 가공 기술 둘째, detector에서 출력되는 전기신호를 처리하기 위한 ReadOut IC (ROIC) 설계기술 그리고, detector 와 ROIC를 하이브리드 본딩하기 위한 패키지 기술 등으로 구분할 수 있다. ROIC는 영상장비 지능화 및 다기능화를 가능하게 하며, 궁극적으로 고부가가치 상품화를 위한 핵심부품이다. 특히, 고해상도 영상 장비용 ROIC의 개발을 위해서는 검출기 특성, 신호의 동적 범위, readout rate, 잡음 특성, 셀 피치(cell pitch), 전력 소모 등의 설계사양을 만족하는 고집적, 저 전력 회로설계 기술이 필요하다. 본 연구에서는 칩 제작 기간 단축 및 비용의 절감을 위하여 $8\times8$ FPA용 prototype ROIC를 설계 및 제작한다. 제작된 $8\times8$ FPA용 ROIC의 단위블럭 및 전체기능을 테스트하며, ROIC 제어보드 및 영상보드를 제작하여 UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter) 통신으로 PC의 모니터에서 검출된 영상을 확인함으로써, ROIC의 동작을 완전히 검증할 수 있다.

• ETRI Journal
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• 제30권5호
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• pp.644-652
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• 2008

In this paper, a low-power CMOS interface circuit is designed and demonstrated for capacitive sensor applications, which is implemented using a standard 0.35-${\mu}m$ CMOS logic technology. To achieve low-power performance, the low-voltage capacitance-to-pulse-width converter based on a self-reset operation at a supply voltage of 1.5 V is designed and incorporated into a new interface circuit. Moreover, the external pulse signal for the reset operation is made unnecessary by the employment of the self-reset operation. At a low supply voltage of 1.5 V, the new circuit requires a total power consumption of 0.47 mW with ultra-low power dissipation of 157 ${\mu}W$ of the interface-circuit core. These results demonstrate that the new interface circuit with self-reset operation successfully reduces power consumption. In addition, a prototype wireless sensor-module with the proposed circuit is successfully implemented for practical applications. Consequently, the new CMOS interface circuit can be used for the sensor applications in ubiquitous sensor networks, where low-power performance is essential.

• 센서학회지
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• 제5권5호
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• pp.63-68
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• 1996

출력신호를 검출하기 위한 집적화한 용량형 압력센서를 구현하기 위해서는 센서의 특성에 나쁜 영향을 미치는 기생용량, 온도/열 드리프트 및 누설전류 등의 요소가 개선 되어야 한다. 본 논문에서는 2개의 용량-주파수 변환기와 4비트 디지탈 보상회로로 구성된 새로운 이상적인 인터페이스 회로를 설계 하였다. 이 회로는 센싱 센서 주파수를 기준 센서 주파수로 나누어줌으로써 드리프트 및 누설전류의 영향이 제거될 수 있도록 설계 되었고, 신호 전송시 잡음의 영향이 적은 디지탈 신호를 처리하도록 되어있다. 그르므로 이 회로는 디지탈 비트수를 늘려 줌으로 출력신호의 분해능을 향상 시킬 수 있다. 또 이 회로 중 디지털 부분은 FPGA 칩으로 제작되어 그 작동이 확인 되었다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2007년도 하계종합학술대회 논문집
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• pp.341-342
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• 2007

The IRFPA (InfraRed Focal Plane Array) ROIC (ReadOut Integrated Circuit) was designed in folded-cascode Op-Amp using $0.35{\mu}m$ CMOS technology. As the folded-cascode has high open-loop voltage gain and fast settling time, that used in many analog circuit designs. In this paper, folded-cascode Op-Amp for ROIC of the $32{\times}32$ IRFPA has been designed. HSPICE simulation results are unit gain bandwidth of 13.0MHz, 90.6 dB open loop gain, 8 V/${\mu}m$ slew rate, 600 ns settling time and $66^{\circ}$ phase margin.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제33권5호
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• pp.350-354
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• 2020

In this study, a pressure sensor for each displacement was fabricated based on the silicon-based pressure sensor obtained through simulation results. Wires were bonded to the pressure sensor, and a piezoresistive pressure sensor was inserted into the printed circuit board (PCB) base by directly connecting a micro-electro-mechanical system (MEMS) sensor and a readout integrated circuit (ROIC) for signal processing. In addition, to prevent exposure, a non-conductive liquid silicone was injected into the sensor and the entire ROIC using a pipette. The packaging proceeded to block from the outside. Performing such packaging, comparing simple contact with strong contact, and confirming that the measured pulse wavelength appears accurately.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권3호
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• pp.1030-1036
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• 2022

A high detection efficiency thermal neutron detector based on the ⁶LiF/ZnS(Ag) scintillation screens, wavelength-shifting fibers (WLSF) and Silicon photomultiplier (SiPM) readout is under development at China Spallation Neutron Source (CSNS) for the Engineering Material Diffractometer (EMD).A prototype with a sensitive volume of 180mm×192mm has been built. Signals from SiPMs are processed by the self-design Application Specific Integrated Circuit (ASIC). The performances of this detector prototype are as follows: neutron detection efficiency could reach 50.5% at 1 Å, position resolution of 3, the dark count rate <0.1Hz, the maximum count rate >200KHz. Such detector prototype could be an elementary unit for applications in the EMD detector arrays.

• 전자공학회논문지C
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• 제36C권5호
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• pp.27-37
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• 1999

비냉각 열상장비의 핵심 부품으로 사용되는 InfraRed Focal Plane Array(IRFPA)용 CMOS ReadOut IC (ROIC)를 설계하였다. 설계된 ROIC는 64×64 배열의 Barium Strontium Titanate(BST) 적외선 검출기에서 검출되는 신호를 받아 이를 적절히 증폭하고 잡음제거 필터링을 거쳐 pixel 단위로 순차적으로 출력하는 기능을 수행하며, 검출기 소자와의 임피던스 매칭, 저잡음 및 저전력 소모, 검출기 소자의 pitch 등의 사양을 만족하도록 설계되었다. 검출기 소자와 전치 증폭기 사이의 임피던스 매칭을 위해 MOS 다이오드 구조를 기본으로 하는 새로운 회로를 고안하여 적용함으로써 표준 CMOS 공정으로 구현이 가능하도록 하였다. 또한, tunable 저역통과 필터를 채용하여 신호대역 이상의 고주파 잡음이 제거되도록 하였으며, 단위 셀 내부에 클램프 회로를 삽입하여 출력신호의 신호 대 잡음비가 개선되도록 하였다. 64×64 IREPA ROIC는 0.65-㎛ 2P3M (double poly, tripple metal) N-Well CMOS 공정으로 설계되었으며, 트랜지스터, 커패시터 및 저항을 포함하여 약 62,000여개의 소자로 구성되는 코어 부분의 면적은 약 6.3-{{{{ { mm}_{ } }}}}×6.7-{{{{ { mm}_{ } }}}}이다.

• IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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• 제4권4호
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• pp.251-257
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• 2015

This work presents modelling and simulation of a readout integrated circuit (ROIC) design considering pair-wise serial configuration along with thermal modeling of an uncooled microbolometer array. A fully differential approach is used at the input stage in order to reduce fixed pattern noise due to the process variation and self-heating-related issues. Each pair of microbolometers is pulse-biased such that they both fall under the same self-heating point along the self-heating trend line. A ${\pm}10%$ process variation is considered. The proposed design is simulated with a reference input image consisting of an array of $127{\times}92$ pixels. This configuration uses only one unity gain differential amplifier along with a single 14-bit analog-to-digital converter in order to minimize the dynamic range requirement of the ROIC.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제39권11호
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• pp.7-13
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• 2002

적외선 열 영상 system에서 가장 핵심이 되는 BSCT 320X240 IRFPA를 구현하였다. 검출기 module은 두 개의 부분, 즉 적외선 감지 pixel의 array와 감지된 신호를 읽어내는 ROIC로 구성된다. 50-${\mu}m$의 pitch와 95-%의 fill-factor를 만족하도록, laser scriber공정과 10-${\mu}m$ 크기의 ball을 갖는 micro bump공정을 적용하였다. ROIC는 선택된 신호를 읽어서 순차적으로 출력하게 설계되었으며, 단일 transistor amplifier, HPF, tunable LPF 그리고 clamp circuit를 삽입하여 SNR이 개선되도록 설계하였다. Detector와 ROIC의 결합으로 제작된 hybrid chip은 좀더 안정한 동작을 하도록 TEC가 내장된 ceramic package에 탑재하였다. 제작된 IRFPA sample은 원하는 특성을 만족하였으며, 특히 fill-factor, 탐지도, 반응도면에서 설계의 목표에 잘 근사함을 알 수 있었다.