• 전기전자학회논문지
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• 제11권1호통권20호
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• pp.69-76
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• 2007

본 논문에서는 CMOS 공정기반의 BiCMOS LVDS 구동기를 설계하여 고속 I/O 인터페이스에 적용하고자 한다. 칩 면적을 줄이고 LVDS 구동기의 감내성을 향상시키기 위해 lateral 바이폴라 트랜지스터를 설계하여 LVDS 구동기의 바이폴라 스위칭으로 대체하였다. 설계된 바이폴라 트랜지스터는 20가량의 전류이득을 지니며, 설계된 LVDS 드라이버 셀 면적은 $0.01mm^2$로 설계되었다. 설계된 LVDS 드라이버는 1.8V의 전원 전압에서 최대 2.8Gb/s의 데이터 전송속도를 가진다. 추가적으로 ESD 현상을 보호하기 위해 새로운 구조의 ESD 보호 소자를 설계하였다. 이는 SCR구조에서 PMOS, NMOS의 턴-온 특성을 이용 낮은 트리거링 전압과 래치 업 현상을 최소화 시킬 수 있다. 시뮬레이션 결과 2.2V의 트리거링 전압과 1.1V의 홀딩 전압을 확인할 수 있었다.

• 전자공학회논문지C
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• 제36C권11호
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• pp.10-17
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• 1999

본 논문에서는 MOS 트랜지스터로만 이루어진 CMOS IADC(Current-mode Analog-to-Digital Converter)를 설계하였다. 각 단은 CSH(Current Sample-and-Hold)와 CCMP(Current Comparator)로 구성된 1.5-비트 비트 셀로 구성되었다. 비트 셀 전단은 CFT(Clock Feedthrough)가 제거된 9-비트 해상도의 차동 CSH를 배치하였고, 각 단 비트 셀의 ADSC(Analog-to-Digital Subconverter)는 2개의 래치 CCMP로 구성되었다. 제안된 IADC를 현대 0.65 ㎛ CMOS 파라미터로 ACAD 시뮬레이션 한 결과, 20 Ms/s에서 100 ㎑의 입력 신호에 대한 SINAD(Signal to Noise-Plus-Distortion)은 47 ㏈ SNR (Signal-to-Noise)는 50 ㏈(8-bit)을 얻었고 35.7 ㎽ 소비전력 특성을 나타냈다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제40권10호
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• pp.45-51
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• 2003

본 논문에서는 2-패턴 테스트를 고려한 스캔 기반 BIST 구조를 제안한다. 제안하는 BIST는 STUMPS 구조론 기반으로 하고 있다. STUMPS 구조는 테스트 생성기로 선형 귀환 시프트 레지스터(LFSR)를 사용하고, 응답 압축기로는 다중 입력 시프트 레지스터(MISR), 그리고 다중 스캔 패스 구성에는 시프트 레지스터 래치(SRL)을 사용한다. 제안하는 BIST 구조에서는 degenerate MISR이 SRL 채널을 구성하도록 하여, STUMPS 기법에 비하여 원래 회로에 부가되는 BIST 회로의 크기를 줄이고 전체 시스템의 성능에 거의 영향을 주지 않도록 한다. 클럭 당 테스트와 스캔 당 테스트가 모두 지원되는 구조로 설계되며, 특히 스캔 당 테스트에서 스캔 데이터의 회로에 대한 영향을 억제하여 회로의 전력 소모를 크게 줄일 수 있다. ISCAS 89 벤치마크 회로에 대한 실험 결과로부터, SRL 채널 내 데이터의 해밍 거리를 고려하여 제안된 BIST가 경로 지연 고장의 검출에도 적용될 수 있음을 확인한다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제46권4호
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• pp.72-78
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• 2009

본 논문에서는 $0.13{\mu}m$ CMOS 공정의 이득(Kvco) 제어 지연 단을 이용한 위상동기루프에 사용되는 저 위상잡음 CMOS 링 전압제어발진기를 설계 및 제작한다. 제안하는 지연 단은 출력 단자를 잇는 MOSFET을 이용한 능동저항으로 전압제어발진기의 이득을 감소시킴으로써 위상잡음을 개선한다. 그리고 캐스코드 전류원, 정귀환 래치와 대칭부하 등을 이용한다. 제안한 전압제어 발진기의 위상잡음 측정결과는 1.9GHz가 동작 할 때, 1MHz 오프셋에서 -119dBc/Hz이다. 또한 전압제어발진기의 이득과 전력소모는 각각 440MHz/V와 9mW이다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제38권3호
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• pp.198-204
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• 2001

본 논문에서는 CMOS로 구현된 3.3V 8-bit 200MSPS의 Folding / Interpolation 구조의 A/D 변환기를 제안한다. 회로에 사용된 구조는 FR(Folding Rate)이 8, NFB(Number of Folding Block)가 4, Interpolation rate 이 8이며, 분산 Track and Hold 구조를 회로를 사용하여 Sampling시 입력주파수를 Hold하여 높은 SNDR을 얻을 수 있었다. 고속동작과 저 전력 기능을 위하여 향상된 래치와 디지털 Encoder를 제안하였고 지연시간 보정을 위한 회로도 제안하였다. 제안된 ADC는 0.35㎛, 2-Poly, 3-Metal, n-well CMOS 공정을 사용하여 제작되었으며, 유효 칩 면적은 1070㎛×650㎛ 이고, 3.3V전압에서 230mW의 전력소모를 나타내었다. 입력 주파수 10MHz, 샘플링 주파수 200MHz에서의 INL과 DNL은 ±1LSB 이내로 측정되었으며, SNDR은 43㏈로 측정되었다.

• 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.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제43권12호
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• pp.47-54
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• 2006

본 논문에서는 초광대역 통신시스템 응용을 위한 이중채널 6b 1GS/s A/D 변환기 (ADC)를 제안한다. 제안하는 ADC는 IGS/s의 신호처리속도에서 전력, 칩 면적 및 정확도를 최적화하기 위해 인터폴레이션 기반의 6b 플래시 ADC 회로로 구성되며, 입력 단에 광대역 열린 루프 구조의 트랙-앤-홀드 증폭기를 사용하였으며, 넓은 입력신호범위를 처리하기 위한 이중입력의 차동증폭기와 함께 래치 단에서의 통상적인 킥-백 잡음 최소화기법 등을 적용한 비교기를 제안하였다. 또한, CMOS 기준 전류 및 전압 발생기를 온-칩으로 집적하였으며, 디지털 출력에서는 새로운 버블 오차 교정회로를 제안하였다. 본 논문에서 제안하는 ADC는 0.18um 1P6M CMOS 공정으로 제작되었으며, 1GS/s의 동작속도에서 SNDR 및 SFDR은 각각 최대 30dB, 39dB를 보이며, 측정된 시제품 ADC의 DNL 및 INL은 각각 1.0LSB, 1.3LSB 수준을 보여준다. 제안하는 이중채널 ADC의 칩 면적은 $4.0mm^2$이며, 측정된 소모 전력은 1.8V 전원 전압 및 1GS/s 동작속도에서 594mW이다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제48권5호
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• pp.25-33
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• 2011

본 논문에서는 CIS 응용을 위해 제한된 폭을 가지는 10비트 50MS/s 0.13um CMOS 3단 파이프라인 ADC를 제안한다. 통상 CIS에 사용되는 아날로그 회로에서는 수용 가능한 조도 범위를 충분히 확보하기 위해 높은 전원전압을 사용하여 넓은 범위의 아날로그 신호를 처리한다. 그 반면, 디지털 회로에서는 전력 효율성을 위해 낮은 전원전압을 사용하므로 제안하는 ADC는 해당 전원전압들을 모두 사용하여 넓은 범위의 아날로그 신호를 낮은 전압 기반의 디지털 데이터로 변환하도록 설계하였다. 또한 2개의 잔류 증폭기에 적용한 증폭기 공유기법은 각 단의 증폭동작에 따라 전류를 조절함으로써 증폭기의 성능을 최적화 하여 전력 효율을 더욱 향상시켰다. 동일한 구조를 가진 3개의 FLASH ADC에서는 인터폴레이션 기법을 통해 비교기의 입력 단 개수를 절반으로 줄였으며, 프리앰프를 제거하여 래치만으로 비교기를 구성하였다. 또한 래치에 입력 단과 출력 단을 분리하는 풀-다운 스위치를 사용하여 킥-백 잡음으로 인한 문제를 최소화하였다. 기준전류 및 전압회로에서는 온-칩 저 전력 전압구동회로만으로 요구되는 정착시간 성능을 확보하였으며, 디지털 교정회로에는 신호특성에 따른 두 종류의 레벨-쉬프트 회로를 두어 낮은 전압의 디지털 데이터가 출력되도록 설계하였다. 제안하는 시제품 ADC는 0.35um thick-gate-oxide 트랜지스터를 지원하는 0.13um CMOS로 제작되었으며, 측정된 DNL 및 INL은 10비트에서 각각 최대 0.42LSB, 1.19LSB 수준을 보이며, 동적 성능은 50MS/s 동작속도에서 55.4dB의 SNDR과 68.7dB의 SFDR을 보인다. 시제품 ADC의 칩 면적은 0.53$mm^2$이며, 2.0V의 아날로그 전압, 2.8V 및 1.2V 등 두 종류의 디지털 전원전압에서 총 15.6mW의 전력을 소모한다.

• 전자공학회논문지C
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• 제35C권11호
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• pp.21-30
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• 1998

본 논문에서는 FPGA를 이용하여 산업용 구동장치로 널리 사용되고 있는 유도 전동기의 디지털 전류 제어시스템을 구현하였다. 이를 위해 VHDL을 이용하여 FPGA를 설계하였으며 이 FPGA는 PWM 발생부, PWM 보호부, 회전속도 검출부, 프로그램 폭주 방지부, 인터럽트 발생부, 디코더 로직부, 신호 지연 발생부 및 디지털 입·출력부로 각각 구성되어있다. 본 FPGA의 설계시 고속처리의 문제점을 해결하기 위해 클럭전용핀을 활용하였으며 또한 40 MHz에서도 동작할 수 있는 삼각파를 만들기 위해 업다운 카운터와 래치부를 병렬 처리함으로써 고속화하였다. 특히 삼각파와 각종 레지스터를 비교 연산할 때 많은 팬아웃 문제에 따른 게이트 지연(gate delay) 요소를 줄이기 위해 병렬 카운터를 두어 고속화를 실현하였다. 아울러 삼각파의 진폭과 주파수 및 PWM 파형의 데드 타임 등을 소프트웨어적으로 가변 하도록 하였다. 이와 같은 기능들을 FPGA로 구현하기 위하여 퀵로직(Quick Logic)사의 pASIC 2 SpDE와 Synplify-Lite 합성툴을 이용하여 로직을 합성하였다. 또한 Verilog HDL 환경에서 최악의 상황들(worst cases)에 대한 최종 시뮬레이션이 성공적으로 수행되었다. 아울러 구현된 FPGA를 84핀 PLCC 형태의 FPGA로 프로그래밍 한 후 3상 유도전동기의 디지털 전류 제어 시스템에 적용하였다. 이를 위해 DSP(TMS320C31-40 MHz)와 FPGA, A/D 변환기 및 전류 변환기(Hall CT) 등을 이용하여 3상 유도 전동기의 디지털 전류 제어 시스템을 구성하였으며, 디지털 전류 제어의 효용성을 실험을 통해 확인하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제49권6호
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• pp.18-24
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• 2012

본 논문에서는 $0.18-{\mu}m$ CMOS 공정으로 제작된 무선 센서네트워크 송신기에 적용 가능한 50MHz/s 저전력 10비트 DAC 측정 결과를 제시한다. 제작된 DAC는 일반적 세그멘티드 방식과는 다르게 2단 온도계 디코더를 이용한 전류 구동 방식으로, 10비트를 상위 6비트와 하위 4비트로 나누어 구현하였다. 상위 6 비트의 온도계 디코더는 3비트의 행 디코더와 3비트의 열 디코더로 행과 열을 대칭적으로 구성하여 상위 전류 셀을 제어하였고, 하위 4비트도 온도계 디코더 방식으로 하위 전류셀을 구동하도록 설계하였다. 상위와 하위 단위 전류 셀은 셀 크기를 바꾸는 대신 바이어스 회로에서 하위 단위 전류의 크기가 상위 단위 전류와의 크기에 비해 1/16이 되도록 바이어스 회로를 설계하였다. 그리고 상위와 하위 셀간의 온도계 디코더 신호의 동기를 위해 입력 신호 및 디코딩 된 신호에 모두 동기화 래치를 적용하여 Skew를 최소화하도록 설계하였다. 측정결과 DAC는 50MHz클럭에서 최대 출력구동범위가 2.2Vpp이고, 이 조건에서 DC전원은 3.3 V에서 DC전류 4.3mA를 소모하였다. 그리고 DAC의 선형성 특성은 최대 SFDR이 62.02 dB, 최대 DNL은 0.37 LSB, 최대 INL은 0.67 LSB로 측정되었다.