• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제5권2호
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• pp.71-75
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• 2004

This paper proposes a new bandgap reference (BGR) circuit which takes advantage of a cascode current mirror biasing to reduce the V$\_$ref/ variation, and sizing technique, which utilizes two related ratio numbers k and N, to reduce the PNP BJT area. The proposed BGR is designed and fabricated on a test chip with a goal to provide a reference voltage to the 10 bit A/D(4-4-4 pipeline architecture) converter of the CMOS Active Pixel Sensor (APS) imager to be used in X-ray imaging. The basic temperature variation effect on V$\_$ref/ of the BGR has a maximum delta of 6 mV over the temperature range of 25$^{\circ}C$ to 70$^{\circ}C$. To verify that the proposed BGR has radiation hardness for the X-ray imaging application, total ionization dose (TID) effect under Co-60 exposure conditions has been evaluated. The measured V$\_$ref/ variation under the radiation condition has a maximum delta of 33 mV over the range of 0 krad to 100 krad. For the given voltage, temperature, and radiation, the BGR has been satisfied well within the requirement of the target 10 bit A/D converter.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제16권4호
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• pp.528-533
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• 2016

A low voltage high PSRR CMOS Bandgap circuit capable of generating a stable voltage of less than 1 V (0.8 V and 0.5 V) robust to Process, Voltage and Temperature (PVT) variations is proposed. The high PSRR of the circuit is guaranteed by a low-voltage current mode regulator at the central aspect of the bandgap circuitry, which isolates the bandgap voltage from power supply variations and noise. The isolating current mirrors create an internal regulated voltage $V_{reg}$ for the BG core and Op-Amp rather than the VDD. These current mirrors reduce the impact of supply voltage variations. The proposed circuit is implemented in a $0.35{\mu}m$ CMOS technology. The BGR circuit occupies $0.024mm^2$ of the die area and consumes $200{\mu}W$ from a 5 V supply voltage at room temperature. Experimental results demonstrate that the PSRR of the voltage reference achieved -118 dB at frequencies up to 1 kHz and -55 dB at 1 MHz without additional circuits for the curvature compensation. A temperature coefficient of $60 ppm/^{\circ}C$ is obtained in the range of -40 to $120^{\circ}C$.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2003년도 하계종합학술대회 논문집 II
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• pp.1093-1096
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• 2003

본 논문에서는, CMOS APS Image Sensor 내에 포함되어 회로의 면적을 줄인 새롭게 제안된 CMOS Bandgap Reference Bias Generator (BGR)를 온도 및 방사능에 대한 응답을 실험하였다. 제안된 BGR 회로의 설계 목표는 V/sub DD/는 2.5V이상이고, V/sub ref/는 0.75V ± 0.5mV 마진을 가지게 하는 것이다. 제안된 BGR회로는 Level Shifter를 갖는 Differential OP-amp단과 Feedback-Loop를 가지는 Cascode Current Mirror를 사용하여 저전압에서도 동작을 가능하게 하였으며, 높은 출력저항 특성을 가지도록 하였다. 제안된 BGR회로는 하이닉스 0.18㎛ ( triple well two-poly five-metal ) CMOS 공정을 이용하여 Test Chip을 제작하였다. 온도의 변화와 Co-60 노출조건 하에서 Total ionization dose (TID) effect된 BGR회로의 V/sub ref/를 측정하여, 이를 평가하였다. 온도에 대한 반응은, 25℃ 일 때의 V/sub ref/에 대해, 각각 45 ℃에서 0.128%. 70℃에서 0.768% 변화하였다. 그리고 온도가 25℃일 때 50krad와 100krad의 방사능을 조사 하였을 경우, V/sub ref/는 각각 2.466%, 그리고 4.612% 변화하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제12권1호
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• pp.137-142
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• 2008

본 논문에서는 $Low-V_T$ 트랜지스터가 필요 없는 로직공정으로 Parasitic NPN BJT를 이용하여 저 전압에서 동작 가능한 밴드갭 기준전압 발생기 회로를 제안하였다. $0.18{\mu}m$ triple-well 공정을 사용한 BGR회로를 측정 한 결과 VREF의 평균전압은 0.72V $3{\sigma}$는 45.69mV로 양호하게 측정되었다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2013년도 추계학술대회
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• pp.375-378
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• 2013

본 논문에서는 EEPROM이나 MTP 등의 NVM 메모리 IP 설계에 필요로 하는 PVT(Process-Voltage-Temperature) 변동에 둔감한 기준전압(Reference Voltage) 회로를 설계하였다. 매그나칩반도체 $0.18{\mu}m$ EEPROM 공정을 이용하여 설계된 BGR(Bandgap Reference Voltage) 회로는 wide swing을 갖는 캐스코드 전류거울 (cascode current-mirror) 형태의 저전압 밴드갭 기준전압발생기 회로를 사용하였으며, PVT 변동에 둔감한 기준전압 특성을 보이고 있다. 최소 동작 전압은 1.43V이고 VDD 변동에 대한 VREF 민감도(sensitivity)는 0.064mV/V이다. 그리고 온도 변동에 대한 VREF 민감도는 $20.5ppm/^{\circ}C$이다. 측정된 VREF 전압은 평균 전압이 1.181V이고 $3{\sigma}$는 71.7mV이다.

• 전기전자학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.192-195
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• 2016

본 논문에서는 저항과 BJT를 사용하지 않고 sub-threshold 영역에서 동작하는 저전압, 저전력 기준전압 발생기를 설계하였다. CTAT 전압 발생기는 두 개의 NMOS 트랜지스터를 이용하여 구성하였고, 충분한 영역의 CTAT 전압을 발생시키기 위해 바디 바이어스 회로를 이용하였다. PTAT 전압 발생기는 PTAT 전압을 생성하기 위해 MOS 트랜지스터 입력 쌍의 서로 다른 사이즈 비를 이용하는 차동증폭기 형태로 구성하였다. 제안한 회로는 $0.18-{\mu}m$ 표준 CMOS 공정으로 설계되었다. 시뮬레이션 결과로 290mV의 출력 기준 전압을 가지며, -$20^{\circ}C$ 에서 $120^{\circ}C$의 온도 변화에서 92 ppm/$^{\circ}C$의 전압 변화 지수와 전원전압 0.63V에서 15.7nW의 소모 전력을 갖는 것을 확인하였다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제16권6호
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• pp.728-735
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• 2016

A 70 MHz temperature-compensated on-chip CMOS relaxation oscillator for mobile display driver ICs is proposed to reduce frequency variations. The proposed oscillator compensates for frequency variation with respect to temperature by adjusting the bias currents to control the change in delay of comparators with temperature. A bandgap reference (BGR) is used to stabilize the bias currents with respect to temperature and supply voltages. Additional temperature compensation for the generated frequency is achieved by optimizing the resistance in the BGR after measuring the output frequency. In addition, a trimming circuit is implemented to reduce frequency variation with respect to process. The proposed relaxation oscillator is fabricated using 45 nm CMOS technology and occupies an active area of $0.15mm^2$. The measured frequency variations with respect to temperature and supply voltages are as follows: (i) ${\pm}0.23%$ for changes in temperature from -30 to $75^{\circ}C$, (ii) ${\pm}0.14%$ for changes in $V_{DD1}$ from 2.2 to 2.8 V, and (iii) ${\pm}1.88%$ for changes in $V_{DD2}$ from 1.05 to 1.15 V.

• 전기전자학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.37-44
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• 2014

In this paper we present an LDO based on an error amplifier. The designed error amplifier has a gain of 89.93dB at low frequencies. This amplifier's Bandwidth is 50.8MHz and its phase margin is $59.2^{\circ}C$. Also we proposed a BGR. This BGR has a low output variation with temperature and its PSRR at 1 KHz is -71.5dB. For a temperature variation from $-40^{\circ}C$ to $125^{\circ}C$ we have just 9.4mV variation in 3.3V LDO output. Also it is stable for a wide range of output load currents [0-200mA] and a $1{\mu}F$ output capacitor and its line regulation and especially load regulation is very small comparing other papers. The PSRR of proposed LDO is -61.16dB at 1 KHz. Also we designed it for several output voltages by using a ladder of resistors, transmission gates and a decoder. Low power consumption is the other superiority of this LDO which is just 1.55mW in full load. The circuit was designed in $0.35{\mu}m$ CMOS process.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제12권6호
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• pp.619-628
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• 2019

본 논문에서는 진성난수 생성기를 위한 베타선 센서를 설계하였다. PMOS 피드백 트랜지스터의 게이트를 DC 전압으로 바이어스하는 대신 PMOS 피드백 트랜지스터에 흐르는 전류가 PVT 변동에 둔감하도록 설계된 전류 바이어스 회로를 mirroring하게 흐르도록 하므로 CSA의 signal voltage의 변동을 최소화하였다. 그리고 BGR (Bandgap Reference) 회로를 이용하여 공급된 정전류를 이용하여 신호 전압을 VCOM 전압 레벨까지 충전하므로 충전 시간의 변동을 줄여 고속 감지가 가능하도록 하였다. 0.18㎛ CMOS 공정으로 설계된 베타선 센서는 corner별 모의실험 결과 CSA 회로의 최소 신호전압과 최대 신호전압은 각각 205mV와 303mV이고, pulse shaper를 거친 출력 신호를 비교기의 VTHR (Threshold Voltage) 전압과 비교해서 발생된 펄스의 최소와 최대 폭은 각각 0.592㎲와 1.247㎲로 100kHz의 고속 감지가 가능한 결과가 나왔으며, 최대 100Kpulse/sec로 계수할 수 있도록 설계하였다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제11권6호
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• pp.742-750
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• 2018

본 논문에서는 $0.13{\mu}m$ BCD 공정 기반에서 5V MOS 소자만 사용하여 zero layer FTP 셀이 가능하도록 하기 위해 tunnel oxide 두께를 기존의 $82{\AA}$에서 5V MOS 소자의 gate oxide 두께인 $125{\AA}$을 그대로 사용하였고, 기존의 DNW은 BCD 공정에서 default로 사용하는 HDNW layer를 사용하였다. 그래서 제안된 zero layer FTP 셀은 tunnel oxide와 DNW 마스크의 추가가 필요 없도록 하였다. 그리고 메모리 IP 설계 관점에서는 designer memory 영역과 user memory 영역으로 나누는 dual memory 구조 대신 PMIC 칩의 아날로그 회로의 트리밍에만 사용하는 single memory 구조를 사용하였다. 또한 BGR(Bandgap Reference Voltage) 발생회로의 start-up 회로는 1.8V~5.5V의 전압 영역에서 동작하도록 설계하였다. 한편 64비트 FTP 메모리 IP가 power-on 되면 internal reset 신호에 의해 initial read data를 00H를 유지하도록 설계하였다. $0.13{\mu}m$ Magnachip 반도체 BCD 공정을 이용하여 설계된 64비트 FTP IP의 레이아웃 사이즈는 $485.21{\mu}m{\times}440.665{\mu}m$($=0.214mm^2$)이다.