• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권5호
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• pp.87-93
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• 2010

본 논문에서는 디지털 위상동기루프에서 사용하는 고해상도와 넓은 입력 범위를 가지는 2 단계 시간-디지털 변환기(TDC)구조를 제안한다. 디지털 위상동기루프에서 디지털 오실레이터의 출력 주파수와 기준 주파수와의 위상 차이를 비교하는데 사용하는 TDC는 고해상도로 구현되어야 위상고정루프의 잡음 특성을 좋게 한다. 기존의 TDC의 구조는 인버터로 구성된 지연 라인으로 이루어져 있어 그 해상도는 지연 라인을 구성하는 인버터의 지연 시간에 의해 결정되며, 이는 트랜지스터의 크기에 의해 결정된다. 따라서 특정 공정상에서 TDC의 해상도는 어느 값 이상으로 높일 수 없는 문제점이 있다. 본 논문에서는 인버터보다 작은 값의 지연 시간을 구현하기 위해 위상-인터폴레이션 기법을 사용하였으며, 시간 증폭기를 사용하여 작은 지연 시간을 큰 값으로 증폭하여 다시 TDC에 입력하는 2 단계로 구성하여 고해상도의 TDC를 설계하였다. 시간 증폭기의 이득에 영향을 주는 두 입력의 시간 차이를 작은 값으로 구현하기 위해 지연 시간이 다른 두 인버터의 차이를 이용하여 매우 작은 값의 시간 차이를 구현하여 시간증폭기의 성능을 높였다. 제안하는 TDC는 $0.13{\mu}m$ CMOS 공정으로 설계 되었으며 전체 면적은 $800{\mu}m{\times}850{\mu}m$이다. 1.2 V의 공급전압에서 12 mA의 전류를 사용하며 0.357 ps의 해상도와 200 ps의 입력 범위를 가진다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제13권2호
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• pp.145-151
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• 2013

In this paper, a low power, small area cyclic time-to-digital converter in All-Digital PLL for DVB-S2 application is presented. Coarse and fine TDC stages in the two-step TDC are shared to reduce the area and the current consumption maintaining the resolution since the area of the TDC is dominant in the ADPLL. It is implemented in a 0.13 ${\mu}m$ CMOS process with a die area of 0.12 $mm^2$. The power consumption is 2.4 mW at a 1.2 V supply voltage. Furthermore, the resolution and input frequency of the TDC are 5 ps and 25 MHz, respectively.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제13권4호
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• pp.272-281
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• 2013

This paper presents low power frequency shift keying (FSK) transmitter using all digital PLL (ADPLL) for smart utility network (SUN). In order to operate at low-power and to integrate a small die area, the ADPLL is adopted in transmitter. The phase noise of the ADPLL is improved by using a fine resolution time to digital converter (TDC) and digitally controlled oscillator (DCO). The FSK transmitter is implemented in $0.18{\mu}m$ 1-poly 6-metal CMOS technology. The die area of the transmitter including ADPLL is $3.5mm^2$. The power consumption of the ADPLL is 12.43 mW. And, the power consumptions of the transmitter are 35.36 mW and 65.57 mW when the output power levels are -1.6 dBm and +12 dBm, respectively. Both of them are supplied by 1.8 V voltage source. The frequency resolution of the TDC is 2.7 ps. The effective DCO frequency resolution with the differential MOS varactor and sigma-delta modulator is 2.5 Hz. The phase noise of the ADPLL output at 1.8 GHz is -121.17 dBc/Hz with a 1 MHz offset.

• 전자공학회논문지
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• 제51권9호
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• pp.182-189
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• 2014

탭 딜레이(tapped delay) 방식은 field-programmable gate arrary(FPGA) 내부 리소스를 이용한 설계에 적합하여 FPGA기반 시간-디지털 변환기(time-to-digital converter)로 널리 사용되고 있다. 그런데 이 방식의 시간-디지털 변환기에서는 지연 소자로 사용하는 전용 캐리체인(dedicated carry chain)의 탭 당 지연시간 차이가 정밀도 저하의 가장 큰 원인이 되고 있다. 본 논문에서는 일반적인 구형파 대신 고정된 시간 폭을 가지는 펄스신호를 지연 소자로 인가하고 상승과 하강 엣지에서 두 번의 시간 측정을 통해 전용 캐리체인내 지연시간의 불균일성을 보상하고 정밀도를 향상하는 시간-디지털 변환기 구조를 제안한다. 제안한 구조는 두 번의 시간 측정을 위해 2개 구역의 전용 캐리체인을 필요로 한다. Dual 엣지 보상 전 두 전용 캐리체인에서 탭 당 지연시간의 평균은 각각 17.3 ps, 16.7 ps에서 보상 후 평균은 11.2 ps, 10.1 ps으로 감소하여 각각 35%, 39% 이상 향상되었다. 가장 중요한 탭 당 최대지연 시간은 41.4 ps, 42.1 ps에서 20.1 ps, 20.8 ps 로 50% 이상 감소하였다.