Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.17
no.2
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pp.378-384
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2013
In this paper, a CMOS temperature sensor is proposed to measure the internal temperature of a chip. The temperature sensor consists of a proportional-to-absolute-temperature (PTAT) circuit for a temperature sensing part and a 4-bit analog-to-digital converter (ADC) for a digital interface. The PTAT circuit with the compact area is designed by using a vertical PNP architecture in the CMOS process. To reduce sensitivity of temperature variation in the digital interface circuit of the proposed temperature sensor, a 4-bit successive approximation (SA) ADC using the minimum analog circuits is used. It uses a capacitor-based digital-to-analog converter and a time-domain comparator to minimize power consumption. The proposed temperature sensor was fabricated by using a $0.25{\mu}m$ 1-poly 6-metal CMOS process with a 2.5V supply, and its operating temperature range is from 50 to $150^{\circ}C$. The area and power consumption of the fabricated temperature sensor are $130{\times}390{\mu}m^2$ and $868{\mu}W$, respectively.
A time-interpolation technique has been applied to the conventional FLASH analog-to-digital converter (ADC) to increase a number of quantization level, thus it reduces not only a power dissipation, but also minimize an active chip area. In this work, we demonstrated 5-bit ADC which has 31 quantization levels consisting of 16 conventional voltage-mode comparators and 15 time-mode comparators. As a result, we have achieved about 48.4% voltage-mode comparator reductions. The ADC is fabricated in a 14nm fin Field-effect transistor (FinFET) process with an active die area of 0.0024 mm2 while consuming 0.82 mW through a 0.8 V supply. At 400-MS/s conversion rate, the ADC performs 28.03 dB SNDR (4.36 ENOB) at 21MHz input frequency.
In this paper, the prototype of surface EMG (ElectroMyoGram) sensor is developed for the robotic rehabilitation applications, and the developed sensor is composed of the electrodes, analog signal amplifiers, analog filters, ADC (analog to digital converter), and DSP (digital signal processor) for coding the application example. Since the raw EMG signal is very low voltage, it is amplified by about one thousand times. The artifacts of amplified EMG signal are removed by using the band-pass filter. Also, the processed analog EMG signal is converted into the digital form by using ADC embedded in DSP. The developed sensor shows approximately the linear characteristics between the amplitude values of the sensor signals measured from the biceps brachii of human upper arm and the joint angles of human elbow. Finally, to show the performance of the developed EMG sensor, we suggest the application example about the real-time human elbow motion acquisition by using the developed sensor.
Kim, Park Sa;Kwon, Byung Hyuk;Kim, Min-Seong;Yoon, Hong-Joo
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.13
no.3
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pp.497-502
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2018
An analog to digital converter(: ADC) has been designed to extract video signals of marine X-band radar and convert to digital signals in order to produce rainfall information. X-band weather radars are suitable for high temporal-spatial resolution observations of rainfall over local ranges but they are very expensive and require professional management. The marine radars with 10-2 cost facilitate data collection and management as well as economic benefits. To validate the usefulness of the developed ADC, comparative observations were made with weather radar for short term precipitation cases. The rainfall distribution of marine radar observations are consistent with that of weather radar within a radius of 15 km. This demonstrates the usability of marine radar for rainfall observations.
An 12bit current-mode folding and interpolation analog to digital converter (ADC) with multiplied folding amplifiers is proposed in this paper. A current - mode multiplied folding amplifier is employed not only to reduced the number of reference current source, but also to decrease a power dissipation within the ADC. The designed ADC fabricated by a 0.6${\mu}{\textrm}{m}$ n-well CMOS double metal/single poly process. The simulation result shows the power dissipation of 280㎽ with a power supply of 5V.
Cho, Seong-Jin;Kim, Ju Eon;Shin, Dong Ho;Yoon, Dong-Hyun;Jung, Dong-Kyu;Jeon, Hong Tae;Lee, Seok;Baek, Kwang-Hyun
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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v.15
no.5
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pp.504-510
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2015
This paper presents a power and area efficient SAR ADC for multi-channel near threshold-voltage (NTV) applications such as neural recording systems. This work proposes a split dual-capacitive-array (S-DCA) structure with shifted input range for ultra low-switching energy and architecture of multi-channel single-ended SAR ADC which employs only one comparator. In addition, the proposed ADC has the same amount of equivalent capacitance at two comparator inputs, which minimizes the kickback noise. Compared with conventional SAR ADC, this work reduces the total capacitance and switching energy by 84.8% and 91.3%, respectively.
Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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v.50
no.6
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pp.85-90
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2013
In this paper, 6bit SAR ADC tolerant to ionizing radiation is presented. Radiation tolerance is achieved by using the Dummy Gate Assisted (DGA) MOSFET which was proposed to suppress the leakage current induced by ionizing radiation and its comparing sample is designed with the conventional MOSFET. The designed ADC consists of binary capacitor DAC, dynamic latch comparator, and digital logic and was fabricated using a standard 0.35um CMOS process. Irradiation was performed by Co-60 gamma ray. After the irradiation, ADC designed with the conventional MOSFET did not operate properly. On the contrary, ADC designed with the DGA MOSFET showed a little parametric degradation of which DNL was increased from 0.7LSB to 2.0LSB and INL was increased from 1.8LSB to 3.2LSB. In spite of its parametric degradation, analog to digital conversion in the ADC with DGA MOSFET was found to be possible.
Park, Jong-Bum;Yoo, Sang-Min;Yang, Hee-Suk;Jee, Yong;Lee, Seung-Hoon
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.39
no.4
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pp.16-24
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2002
This work describes a 10b 120 MSample/s CMOS pipelined A/D converter(ADC) based on a merged-capacitor switching(MCS) technique for high signal processing speed and high resolution. The proposed ADC adopts a typical multi-step pipelined architecture to optimize sampling rate, resolution, and chip area, and employs a MCS technique which improves sampling rate and resolution reducing the number of unit capacitor used in the multiplying digital-to-analog converter (MDAC). The proposed ADC is designed and implemented in a 0.25 um double-poly five-metal n-well CMOS technology. The measured differential and integral nonlinearities are within ${\pm}$0.40 LSB and ${\pm}$0.48 LSB, respectively. The prototype silicon exhibits the signal-to-noise-and-distortion ratio(SNDR) of 58 dB and 53 dB at 100 MSample/s and 120 MSample/s, respectively. The ADC maintains SNDR over 54 dB and the spurious-free dynamic range(SFDR) over 68 dB for input frequencies up to the Nyquist frequency at 100 MSample/s. The active chip area is 3.6 $mm^2$(= 1.8 mm ${\times}$ 2.0 mm) and the chip consumes 208 mW at 120 MSample/s.
Lim, Shin-Il;Kim, Jin Woo;Yoon, Kwang-Sub;Lee, Sangmin
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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v.13
no.2
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pp.108-113
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2013
This paper describes a low power asynchronous successive approximation register (SAR) type 12b analog-to-digital converter (ADC) for biomedical applications in a 0.35 ${\mu}m$ CMOS technology. The digital-to-analog converter (DAC) uses a capacitive split-arrays consisting of 6-b main array, an attenuation capacitor C and a 5-b sub array for low power consumption and small die area. Moreover, splitting the MSB capacitor into sub-capacitors and an asynchronous SAR reduce power consumption. The measurement results show that the proposed ADC achieved the SNDR of 68.32 dB, the SFDR of 79 dB, and the ENOB (effective number of bits) of 11.05 bits. The measured INL and DNL were 1.9LSB and 1.5LSB, respectively. The power consumption including all the digital circuits is 6.7 ${\mu}W$ at the sampling frequency of 100 KHz under 3.3 V supply voltage and the FoM (figure of merit) is 49 fJ/conversion-step.
In this study, we developed a system to detect the various defects in the metallic objects using the phenomenon that the defects cause the changes of the natural resonant frequencies. Our system consists of a FFT Amp, an Auto Impact Hammer, a Hammer controller and a PC. Auto Impact Hammer creates vibrations in the metallic objects when tapped on the surface. These vibrational signals are converted to the voltage signals by an acceleration sensor attached to the metallic part surface. These analog voltage signals were fed into an ADC (analog-digital converter) and an FFT (fast fourier transform) conversion in the FFT Amp to obtain the digital data in the frequency domain. Labview graphical program was used to process the digital data from th FFT amp to display the spectrum. We compared those spectra with the standard spectrum to find the shifts in the resonant frequencies of the metal parts, and thus detecting the defects. We used PCB's acceleration sensor and TI's TMS320F28335 DSP (digital signal processor) to obtain the resolution of 2.93 Hz and to analyze the frequencies up to 44 kHz.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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