• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권12호
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• pp.2317-2325
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• 2016

본 논문은 reference driver를 이용한 10비트 10MS/s 축차근사형(SAR: Successive Approximation Register) 아날로그-디지털 변환기(ADC: Analog-to-Digital Converter)를 제안한다. 제안하는 SAR ADC는 커패시터형 디지털-아날로그 변환기(CDAC: Capacitive Digital-to-Analog Converter), 비교기, SAR 로직, 그리고 공급 전압 노이즈에 대한 내성을 향상시키는 reference driver로 구성된다. ${\pm}0.9V$의 아날로그 입력전압을 가지는 SAR ADC를 위해 reference driver는 0.45V, 1.35V의 기준 전압을 생성한다. 설계된 SAR ADC는 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정을 이용하여 제작되었으며 1.8V의 공급전압을 사용하였다. 제안된 SAR ADC는 reference driver를 이용하여 +/- 200mV의 공급 전압 변화에서도 ${\pm}0.9V$의 입력 범위를 유지한다. 10MS/s의 샘플링 주파수에서 5.32mW의 전력을 소모한다. 측정된 ENOB는 9.11 비트 이며, DNL과 INL은 각각 +0.60/-0.74 LSB와 +0.69/-0.65 LSB이다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2015년도 추계학술대회
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• pp.420-423
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• 2015

이진가중치 전하재분배 DAC는 커패시터를 기반으로 구동하고 커패시터 값에 따라서 데이터 변환을 시킨다. 전하재분배 DAC의 성능을 결정하는 가장 중요한 요소는 정확한 커패시터와 트랜지스터 소자들의 크기와 특성의 보장이다. 그러나 고해상도의 DAC에서는 회로의 레이아웃 설계시의 mismatch와 칩의 공정변화에 의해 다양한 기생소자 성분 발생과 소자특성의 변화를 피하기는 매우 어렵다. 이러한 소자 mismatch는 DAC 각 비트의 해당 아날로그 값에 비선형 오차를 발생시켜 SNDR 성능저하를 가져오게 된다. 본 논문에서는 커패시터 mismatch에 의한 DAC의 데이터 오차를 감지하고 이를 보상하는 방법을 제안한다. 제안된 방법은 2개의 동일한 DAC를 사용한다. 2개의 DAC는 고정된 차이를 가진 2개의 디지털 입력을 사용함으로써 각각 데이터가 변환된다. 비교기는 허용되는 차이 보다 큰 비선형 오차를 찾을 수 있다. 우리가 제안하는 보정 방법은 비교기가 오차를 제거 할 때 까지 DAC의 커패시터 사이즈를 바꾸면서 미세한 조정을 할 수 있다. 시뮬레이션은 12bit 이진가중치 전하재분배 디지털-아날로그 변환기의 커패시터 mismatch 보정과 비선형 오차를 효과적으로 감지하는 방법을 나타낸다.

• 전자공학회논문지
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• 제53권7호
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• pp.39-46
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• 2016

본 논문에서는 음성 신호의 디지털 데이타 변환을 위한 인버터와 1.5비트 비교기를 이용한 CMOS 3차 델타-시그마 변조기를 설계하였다. 제안하는 3차 델타-시그마 변환기는 연산증폭기 대신에 1.5비트 비교기를 이용한 멀티비트 구조로 낮은 OSR에서 단일비트 4차 델타-시그마 변조기 대비 높은 신호대 잡음비를 확보하고 인버터 기반 적분기를 사용하여 소모 전력을 최소화 시키며 인버터 기반 적분기 회로를 아날로그 덧셈기로 이용함으로써 전력소모를 감소시키고 회로구조를 단순화 시켰다. 제안한 델타-시그마 변조기는 0.18um CMOS 표준 공정을 통해 제작되었으며, 전체 칩면적은 $0.36mm^2$으로 설계되었다. 제작된 칩의 측정 결과 아날로그 회로는 공급전압 0.8V에서 $28.8{\mu}W$, 디지털 회로는 공급전압 1.8V에서 $66.6{\mu}W$로 총 $95.4{\mu}W$의 전력소모가 측정되었다. 델타-시그마 변조기의 동작주파수 2.56MHz, OSR 64배의 조건에서 2.5kHz의 입력 정현파 신호를 인가하였을 때 SNDR은 80.7 dB, 유효비트수는 13.1 비트, 동적범위는 86.1 dB로 측정되었다. 측정결과로부터 FOM(Walden)은 269 fJ/step, FOM(Schreier)는 169.3 dB로 계산되었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제18권6호
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• pp.854-862
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• 1993

CMOS아날로그 및 아날로그 디지탈시스템은 여러 개의 기본회로로 구성되어지며 그중에서도 증폭회로 부분은 시스템의 성능을 결정할 수도 있는 중요한 블럭중에 하나이다. 증폭회로는 시스템에서 사용되어지는 용도에 따라서 여러가지 구조(고이득, 저전력, 고속회로등)를 가지며 이러한 증폭회로를 설계하기 위하여 증폭기내의 입력증폭단의 설계 방법도 다양하다. 본 논문에서는 CMOS 상보형 차동이득 구조를 갖는 새로운 형태의 입력 차동증폭 회로를 제안하였다. 제안된 회로는 CMOS 상보형 회로에 의하여 고이득 특성을 가지며, 바이어스 전류를 내부적으로 공급하여 전체 시스템 구성시, 바이어스회로를 구성하기 위한 트랜지스터의 수를 줄일 수 있다. 이 회로를 표준 $1.5{\mu}m$ 공정파라메타를 이용한 SPICE 시뮬레이션을 통하여 광범위하게 이용되고 있는 CMOS 차동증폭 회로와 비교해 본 결과, 오프셋, 위상마진등의 특성이 그대로 유지된 상태에서 이득이 배가 되었다. 또한 제안된 회로를 이용하여 높은 출력스윙(-4.5V-+4.5V)과 함께 7nsec(CL-1pF) 이하의 세틀링시간을 갖을 수 있는 CMOS비교기를 설계하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제13권1호
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• pp.77-86
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• 2009

본 논문에서 이식형 심장 박동 조율기를 위한 심전도 검출기와 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 설계한다. 제안한 웨이블렛 심전도 검출기는 웨이블렛 필터 뱅크 구조의 웨이블렛 변조기, 웨이블렛 합성된 심전도 신호의 가설 검정을 통한 QRS 신호 검출기와 0-교차점을 이용한 잡음 검출기로 구성된다. 저전력 소모의 동작을 유지하며 보다 높은 검출 정확도를 갖는 심전도 검출기의 구현을 위해, 다중스케일 곱의 알고리즘과 적응형의 임계값을 갖는 알고리즘을 사용하였다. 또한 심전도 검출기의 입력단에 위치하는 저전력 Successive Approximation Register ADC의 구현을 위해, 신호 변환의 주기 중, 매우 짧은 시간 동안에만 동작하는 비교기와 수동 소자로 구성되는 Sample&Hold를 사용하였다. 제안한 회로는 표준 CMOS $0.35{\mu}m$ 공정을 사용하여 집적 및 제작되었고, 99.32%의 높은 검출 정확도와 3V의 전원 전압에서 $19.02{\mu}W$의 매우 낮은 전력 소모를 갖는 것을 실험을 통해 확인하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제13권8호
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• pp.1491-1496
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• 2009

본 논문에서는 비상 디젤 엔진 발전기 제어 및 모니터링을 위해 제안된 디지털 기반의 입/출력 인터페이스 회로를 소매한다. 비상 발전기의 동작 상태를 모니터링 하고 제어하기 위해 제어 및 감시 회로는 5개의 아날로그 입력 채널과 2개의 픽업(Pick-up)코일 계측 회로, 브로컨 와이어(Broken Wire) 감지 기능을 가지는 10개의 디지털 입력 채널 및 7개의 릴레이 제어 신호 출력 채널이 요구된다. 본 연구에서는 아날로그 입력 단에 간단한 필터 회로와 포토커플러, 비교기 회로를 이용하여 입력 신호에 대한 신호처리를 수행하였으며, 중요한 릴레이 출력 신호들은 이중으로 단속될 수 있도록 설계하여 오동작을 철저히 방지하였다. 그리고 픽업코일 신호를 디지털 처리하는 회로를 적용하여 속도 신호 입력의 정확성을 향상 시켰다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제28권4호
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• pp.539-548
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• 2007

In the paper, a wireless charger with the function of auto-shutdown for fully implantale middle ear hearing devices (F-IMEHD) has been designed. The wireless charger can communicate with an implant module to be turned off automatically shutdown after an internal rechargeable battery has been fully-charged by electromagnetic coupling using two coils. For the communication with an implant module, the wireless charger uses the load shift keying (LSK) method. But, the variation of the mutual inductance due to the different distance between two coils can cause the communication error in receiving the fully-charged signal from an implant module. To solve the problem, the implemented wireless charger has a variable reference generator for LSK communication. The wireless charger generates proper level of the reference voltage for a comparator using an ADC (analog-to-digital converter) and a DAC (digital-to-analog converter). Through the result of experiment, it has been confirmed that the presented wireless charger can detect signals from implantable module. And wireless charger can stop generating electromagnetic flux after an implanted battery has been fully charged in spite of variable coil distance according to different skin thickness.

• 한국전자파학회논문지
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• 제16권1호
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• pp.49-55
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• 2005

본 논문에서는 아날로그 위상 고정 루프(PLL: Phase Locked Loop)를 이용한 무선 LAN(Wireless Local Area Network)용 위상 고정 고조파 발진기(PLHO: Phase Locked Harmonic Oscillator)를 설계 및 제작하였다. 이 고조파 발진기는 Ring 공진기, 주파수 동조를 위한 바랙터 다이오드 그리고 위상 고정 루프 회로로 구성된다. 발진기의 8.5 GHz의 기본 주파수는 위상 고정 루프를 위한 귀환 신호로 이용되고 17.0 GHz의 2차 고조파는 출력으로 이용되므로 위상 고정 시스템에서 위상 비교를 위한 주파수 분배기를 한 단계 줄일 수 있다. 위상 비교기로는 샘플링 위상 검출기(SPD: Sampling Phase Detector)를 사용하여 위상고정 루프 회로를 간단히 하였다. 위상고정 고조파 발진기의 발진 출력은 17.0 GHz에서 2.17 dBm, 기본 주파수와 3차 고조파 억압 특성은 각각 -31.5 dBc, -29.0 dBc이다. 위상잡음은 각각 -87.6 dBc/Hz at 1 kHz와 -95.4 dBc/Hz at 10 kHz이다.

• 전기전자학회논문지
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• 제2권1호
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• pp.34-41
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• 1998

자기 띠 저장 시스템에서 데이터를 저장하고 복원할 수 있는 칩을 구현하였다. 구현된 칩은 아날로그 회로와 디지털 회로가 한 칩안에 같이 내장되어 있으며 F/2F 인코딩과 디코딩을 동시에 지원한다. 아날로그 부분은 초단 앰프, 첨두치 검출기, 비교기, 기준전압 생성회로 등으로 구현 되었으며 디지탈 회로 부분은 기준 윈도우 신호 발생부, F/2F 신호 길이를 측정하는 up/down 계수부, 비트 에러 검출부 및 기타 제어(control) 회로 등을 포함한다. 검출되는 신호특성을 파악하여 아날로그 회로부 설계를 최적화 함으로써 기존의 시스템에서 흔히 쓰이는 AGC(automatic gain control) 회로를 제거하였다. 또 일정한 비트의 길이를 초과한 파손 비트 또는 다분할로 파손된 비트 등을 감지한 경우 신속하게 기준 비트를 재 설정함으로서 데이터의 오인식을 없애주는 회로를 제안하였다. 제안된 회로는 $0.8{\mu}m$ CMOS N-well 일반 공정을 이용하여 구현 되었으며 3.3 V에서 부터 7.5 V의 공급 전압 범위에서 동작하도록 설계 되었다. 5 V의 전원 공급시 약 8 mW의 소모 전력을 보여 주고 있으며 칩 면적은 패드를 포함하여 $3.04mm^2(1.6mm{\times}1.9mm)$이다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제48권2호
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• pp.20-27
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• 2011

모바일 기기에 장착되는 CMOS 이미지 센서(CIS) 칩은 배터리 용량의 한계로 인해 저전력 소모를 요구한다. 본 논문에서는 전력소모를 줄일 수 있는 데이터 플립플롭 회로와 새로운 저전력 구조의 Single-Slope A/D Converter(SS-ADC)를 사용한 이미지 센서를 설계하여 모바일 기기에 사용되는 CIS 칩의 전력 소모를 감소시켰다. 제안하는 CIS는 $2.25um{\times}2.25um$ 면적을 갖는 4-Tr Active Pixel Sensor 구조를 사용하여 QVGA($320{\times}240$)급 해상도를 갖도록 설계되었으며 0.13um CMOS 공정에서 설계되었다. 실험 결과, CIS 칩 내부의 SS-ADC 는 10-b 해상도를 가지며, 동작속도는 16 frame/s 를 만족하였고, 전원 전압 3.3V(아날로그)/1.8V(Digital)에서 25mW의 전력 소모를 보였다. 측정결과로부터 제안된 CIS 칩은 기존 CIS 칩에 비해 대기시간동안 약 22%, 동작시간동안 약 20%의 전력이 감소되었다.