• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2005년도 추계종합학술대회
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• pp.777-780
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• 2005

모바일 오디오 적용을 위한 저전력 ${\Sigma}{\Delta}$ Modulator 에 대한 설계와 layout 을 보였다. 전체 구조는 3 차 단일 피드백 루프이며, 해상도는 16bit 을 갖는다. 샘플링 주파수에 따른 Over-sampling Ratio 는 128(46kHz) 또는 64(96kHz) 가 되도록 하였다. 차동 구조를 사용한 3 차 ${\Sigma}{\Delta}$ modulator 내의 적분기에 사용된 Op-Amp 는 DC-Gain 을 높이기 위해서 Gain-boosting 기법이 적용되었다. ${\Sigma}{\Delta}$ modulator 의 기준 전압은 전류 모드 Band-Gap Reference 회로에서 공급이 되며, PVT(Process, Voltage, Temperature) 변화에 따른 기준 전압의 편차를 보정하기 위하여, binary 3bit 으로 선택하도록 하였다. DAC 에서 사용되는 단위 커패시터의 mismatch 에 의한 성능 감소를 막기 위해, DAC 신호의 경로를 임의적으로 바꿔주는 scrambler 회로를 이용하였다. 4bit Quantizer 내부의 비교기 회로는 고해상도를 갖도록 설계하였고, 16bit thermometer code 에서 4bit binary code 변환시 발생하는 에러를 줄이기 위해 thermometer-to-gray, gray-to-binary 인코딩 방법을 적용하였다. 0.18um CMOS standard logic 공정 내 thick oxide transistor(3.3V supply) 공정을 이용하였다. 입력 전압 범위는 2.2Vp-p,diff. 이며, Typical process, 3.3V supply, 50' C 시뮬레이션 조건에서 2Vpp,diff. 20kHz sine wave 를 입력으로 할 때 SNR 110dB, THD 는 -95dB 이상의 성능을 보였고, 전류 소모는 6.67mA 이다. 또한 전체 layout 크기는 가로 1100um, 세로 840um 이다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권4호
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• pp.511-519
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• 2013

능동 자기베어링의 바이어스 선형화 방법은 자기베어링의 동역학적 성능과 선형성을 확보하지만, 바이어스 전류에 의한 상시 소모전력이 발생하여 시스템의 효율이 저하된다. 반면, 스위칭 제어기는 바이어스 전류를 사용하지 않아 베어링의 소비 전력을 최소화할 수 있다. 본 논문에서는 능동 자기베어링 시스템에 적용되는 스위칭 제어기와 동기 노치필터를 포함하는 비례-미분 제어기의 성능을 비교하였다. 공정하고 객관적인 비교를 위해 기준제어기인 동기 노치필터 제어기를 합리적으로 설계하고, 스위칭 제어기가 기준제어기와 동일한 동역학 특성을 갖도록 하였다. 회전축의 굽힘 유연모드 및 센서와 증폭기의 특성을 포함하는 시스템의 동역학 모델을 수립하고 성능 비교 지표를 수립하였다. 불평형 질량에 응답 측면에서 제어기를 비교하여, 저속 영역에서 스위칭 제어기가 기준제어기 대비 10 배 이상 동손을 저감할 수 있으나, 회전축의 굽힘 유연모드와 일치하는 회전 속도 근방에서는 스위칭 제어기가 유효하지 않음을 확인하였다.

• 전자공학회논문지
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• 제49권12호
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• pp.242-246
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• 2012

본 논문에서는 지상파 및 케이블 디지털 TV를 위한 더블 컨버전 (double-conversion) zero-IF 튜너에 적합한 저잡음 고선형 광대역 RF 프런트 엔드를 제안한다. 저잡음 증폭기는 전류 증폭 기반의 잡음 제거 기법을 적용하여 저잡음과 고선형성 특성을 갖는다. 상향 변환 믹서와 SAW 필터 버퍼는 3차 intermodulation 제거 기법을 적용하여 고선형성 특성을 갖는다. 제안한 RF 프런트 엔드는 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정을 사용하여 설계하였고, 전원 전압 1.8 V에서 60 mA의 전류를 소모하면서 48 MHz에서 862Hz의 디지털 TV 밴드에서 30 dB의 전압 이득, 4.2 dB의 single side-band 잡음 지수, 40 dBm의 IIP2, -4.5 dBm의 IIP3의 성능을 보인다.

• 전기전자학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.284-293
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• 2013

본 논문에서는 열전에너지 하베스팅을 위한 저전압 DC-DC 부스트 변환기를 설계하였다. 설계된 변환기는 열전소자의 작은 출력전압으로부터 시동회로를 통해 일정 전압까지 승압된 VDD를 얻으며, 이는 내부 컨트롤 블록을 동작시키는데 사용된다. VDD가 원하는 전압 값에 도달하면 전압감지기가 이를 감지하고 시동회로에 공급되는 전류를 차단하여 전류소모를 최소화한다. 이후 비교기의 출력에 따라 VDD를 위한 DC-DC 변환기와 최종출력 VOUT을 위한 DC-DC 변환기를 번갈아가며 동작시켜서 최종적으로 승압된 VOUT을 얻는다. 모의실험 결과, 설계한 변환기는 200mV의 입력으로부터 2.65V의 VOUT을 출력하며, 최대 전력효율은 63%이다. $0.35{\mu}m$ CMOS 공정을 사용하여 설계한 칩의 크기는 PAD를 포함하여 $1.3mm{\times}0.7mm$이다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제27권1호
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• pp.84-87
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• 2016

본 논문에서는 자기공명 방식의 무선전력전송 시스템용 100 W급 수신기를 설계, 제작하였다. 제안된 수신기는 1.8 MHz 대역, 100 W급 full-bridge 다이오드 정류기와 정전류 충전기로 구성되어 있다. 특히 정류기에는 30 V 이상의 과전압으로부터 수신기를 보호하는 과전압 보호회로와 수신기에 입력되는 여분 전력을 자동으로 소모하여 수신기의 임력임피던스를 부하변동에 관계없이 일정하게 유지시키는 능동 더미 부하가 내장되어 있다. 정전류 충전기는 최대 1 A의 충전 전류로 배터리를 충전할 수 있도록 설계, 제작되었으며, 충전전류를 제어할 수 있도록 구성되었다. 구성된 수신기를 이용하여 자기공명방식 무선충전 시스템을 구성하였다. 시스템은 130 W 송신기, 1.8 MHz 대역 송수신 공진기, 그리고 제안된 수신기로 구성되어 있으며, 자기공명방식으로 48 V 리튬-이온 배터리를 충전하도록 설계되었다. 시스템 측정 결과, 30 cm의 전송거리에서 약 54 %의 시스템 효율을 나타내었다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제49권7호
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• pp.23-29
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• 2012

디지털 PLL의 핵심블록이 되는 디지털 제어 발진기를 LC 구조를 기반으로 설계하고 $0.18{\mu}m$ RF CMOS 공정을 사용하여 제작하였다. 2개의 교차쌍 구조의 NMOS 코어를 이용하여 광대역 특성을 구현하였으며, PMOS 배랙터쌍을 이용하여 수 aF의 작은 캐패시터값의 변화를 얻을 수 있었다. 캐패시터 축퇴 기법을 사용하여 캐패시턴스 값을 감소시키어 고해상도 주파수 특성을 구현하였다. 또한, 노이즈 필터링 기법을 바이어스 회로 등에 적용하여 위상잡음에 강한 구조로 설계를 하였다. 측정결과 중심주파수 2.7GHz에서 2.5GHz의 주파수 대역의 출력이 가능하였으며 2.9 ~ 7.1kHz의 높은 주파수해상도를 얻을 수 있었다. 미세튜닝범위와 코어의 전류 바이어스는 4개의 PMOS 배열을 통하여 제어가 가능하도록 하여 유연성을 높였다. 1.8V 전원에서 전류는 17~26mA 정도를 소모하였다. 설계한 DCO는 다양한 통신시스템에 응용이 가능하다.

• 전자공학회논문지
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• 제50권11호
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• pp.130-137
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• 2013

본 논문은 생체신호 측정을 위한 저전력/저면적 AFE(analog front-end)에 관한 것이다. 제안된 AFE는 계측증폭기(IA), 대역 통과 필터(BPF), 가변 이득 증폭기(VGA), SAR 타입 A/D 변환기로 구성된다. 전류 분할 기법을 이용한 작은 gm (LGM) 회로와 고 이득 증폭기로 구성된 Miller 커패시터 등가 기술을 이용하여, 외부 수동소자를 사용하지 않고 AC-coupling을 구현하였다. 응용에 따른 BPF의 고역 차단 주파수 변화는 전압 조절기(regulator)를 이용한 출력 전압 변화를 이용하여 $g_m$을 변화하여 구현 시켰다. 내장된 ADC는 커패시터 분할 기법을 적용한 이중 배열 커패시터 방식의 D/A변환기와 비동기 제어 방식을 이용하여 저 전력과 저 면적으로 구현하였다. 일반 CMOS 0.18um 공정을 이용하여 칩으로 제작하였고, 전체 칩 면적은 PAD등을 모두 포함하여 $650um{\times}350 um$이다. 제안된 AFE의 전류 소모는 1.8V에서 6.3uA이다.

• 전자공학회논문지
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• 제51권11호
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• pp.107-113
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• 2014

60GHz 무선 통신 시스템에 적용 가능한 전압 제어 발진기와 고속 4분주기를 65nm CMOS 공정을 사용하여 설계했다. 전압제어 발진기는 전류소스와 NMOS 차동쌍 LC구조로 설계하였으며 분주기는 차동 인젝션 록킹 구조에 베렉터를 추가하여 동작주파수 범위를 조절할 수 있는 구조로 설계했다. 전압 제어 발진기와 분주기에 모두 전류소스를 추가하여 전원잡음에 따른 위상잡음 특성을 개선하였다. 전압 제어 발진기는 64.36~67.68GHz의 동작범위가 측정됐고, 고속 4분주기는 전압 제어 발진기의 동작범위에 대해 정확한 4분주가 가능하며 5.47~5.97dBm의 높은 출력전력이 측정됐다. 분주기를 포함한 전압제어 발진기의 위상잡음은 1MHz 오프셋 주파수에서 -77.17dBc/Hz이고 10MHz 오프셋 주파수에서 -110.83dBc/Hz이다. 소모전력은 전원전압 1.2V에서 38.4mW 이다 (VCO 포함).

• 한국항행학회논문지
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• 제11권3호
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• pp.239-251
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• 2007

본 논문은 기존 이동통신 단말기에서 Network-Assisted GPS 기반 위치측위방법의 개선에 관한 것으로서 이동통신 단말기가 전원이 켜져 있는 동안에는 항상 주기적으로 GPS 측위를 수행하도록 구현하고, 측위 된 위치 값을 단말기 내부 메모리에 저장하여 관리하게 구현함으로써 측위시간 단축 및 in-building 진입여부를 용이하게 판단할 수 있도록 구현하였으며, 이때 이동통신 단말기가 주기적 위치측위를 수행함으로써 발생하는 배터리 소모량을 최소화하기 위해 GPS 가시 환경 여부, 이동통신단말기의 이동성에 따라 GPS 측위 주기를 유연하게 조정함으로써 대기시간을 최대화 하는 방안을 제안했다. GPS 가시환경 및 음영환경을 구분하기 위하여 20초 동안 GPS 측위가 불가능하면 음영지역으로 정의 했다. 그리고, 단말기의 이동 여부에 따라 GPS 측위 주기를 조절하기 위해 5회 누적된 위치 정보를 이용한 누적 속도가 0.5 ~ 0.8m/sec 이하이면 정지상태로 정의했다. 이를 바탕으로 가시지역 및 음영지역에서 정지상태에서 GPS 측위 주기를 본 논문에서 제시한 주기로 설정한 경우 실제 단순 주기적인 GPS 위치 측위 대비 단말기 전류 소모량이 20 ~ 30% 이상 감소함을 확인했다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제43권12호
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• pp.65-73
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• 2006

본 논문에서는 각종 지능형 센서, control system 및 battery-powered system 응용과 같이 고해상도, 저전력 및 소면적을 동시에 요구하는 시스템을 위한 14b 200KS/s $0.87mm^2$ 1.2mW 0.18um CMOS 알고리즈믹 A/D 변환기 (ADC)를 제안한다. 제안하는 ADC는 요구되는 해상도 및 속도 사양을 만족시키면서, 동시에 면적을 최소화하기 위해 입력단 샘플-앤-홀드 앰프를 전혀 사용하지 않는 알고리즈믹 구조를 채택하였으며, 전체 ADC의 전력소모를 최소화하기 위해 핵심 아날로그 회로 부분에는 향상된 스위치 기반의 바이어스 전력 최소화 기법을 제안하였고, multiplying D/A 변환기에는 클록 선택적인 샘플링 커패시터스위칭 기법을 적용하였다. 또한, 초저전력 온-칩 기준 전류 및 전압 발생기를 제안하여 전체 ADC의 전력소모를 최소화하였다. 제안하는 시제품 ADC는 0.18um 1P6M CMOS 공정으로 제작되었으며, 측정된 DNL 및 INL은 각각 최대 0.98LSB 및 15.72LSB 수준을 보인다. 또한, 200KS/s의 동작 속도에서 SNDR 및 SFDR이 각각 최대 54dB, 69dB이고, 전력 소모는 1.8V 전원 전압에서 1.2mW이며 제작된 ADC의 칩 면적은 $0.87mm^2$이다