• 한국정보통신학회논문지
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• 제15권7호
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• pp.1543-1551
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• 2011

기존에 ADPLL(All Digital Phase Locked Loop)에서는 DCO(Digitally Controlled Oscillator)의 해상도를 향상시키기 위해 주로 디더링(dithering) 기법이 사용되었다. 본 논문에서는 디더링 방식에서 발생하는 문제점을 보안하고자 DAC(Digital-to-Analog Converter)를 이용한 DCO의 해상도 확보 방법을 제안하였다. 주파수 컨트롤은 coarse와 fine 바랙터(varactor) bank 그리고 DAC 바랙터에 의해서 이루어지며, coarse와 fine bank는 PMOS 바랙터로, DAC 바랙터는 NMOS 바랙터로 구현하였다. 각 바랙터 bank는 8비트의 디지털 입력으로 컨트롤된다. $0.13{\mu}m$ CMOS 공정을 이용하여 설계된 DCO는 약 2.8GHz~3.5GHz의 주파수 범위에서 발진하며 660MHz의 대역폭을 갖는다. DCO의 출력 주파수를 측정한 결과 해상도는 2.8GHz대역에서 73Hz이다. 설계된 DCO는 1M 옵셋(offset)에서 -119dBc/Hz의 위상 잡음 특성을 보이며, 1.2V 전원에서 4.2mA의 전류를 소모한다. 칩 면적은 PAD를 포함하여 $1.3mm{\times}1.3mm$이다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2010년도 춘계학술대회
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• pp.483-485
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• 2010

Rail-to-rail 입력 범위를 가지는 200kS/s 10-bit successive approximation (SA) ADC가 제안된다. 제안된 SA ADC는 DAC, 비교기, 그리고 successive approximation register (SAR) logic으로 구성된다. DAC는 전력소모를 줄이고 면적을 줄이기 위해 capacitor를 이용한 folded-type으로 구현되며, parasitic 성분에 의한 영향을 줄이기 위해 boosted NMOS switch를 사용한다. 또한 fully differential voltage-to-time converter를 이용하는 time-domain comparator를 제안한다. 이는 PSRR 및 CMRR을 향상시킨다. 또한 출력의 유효구간을 반으로 줄인 flip-flop을 사용함으로 SAR logic의 전력소모와 chip area를 줄인다. 제안된 SA ADC는 1V supply를 가지는 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정을 사용한다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 1998년도 하계종합학술대회논문집
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• pp.518-521
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• 1998

This paper describes a 3.3V-65MHz 12BIT CMOS current-mode DAC designed with a 8 MSB current matirx stage and a 4 LSB binary weighting stage. The linearity errors caused by a voltage drop of the ground line and a threshold voltage mismatch of transistors have been reduced by the symmetrical routing method with ground line and the tree structure bias circuit, respectively. In order to realize a low glitch energy, a cascode current switch ahs been employed. The simulation results of the designed DAC show a coversion rate of 65MHz, a powr dissipation of 71.7mW, a DNL of .+-.0.2LSB and an INL of .+-.0.8LSB with a single powr supply of 3.3V for a CMOS 0.6.mu.m n-well technology.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 1999년도 추계종합학술대회 논문집
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• pp.689-692
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• 1999

This paper describes a 10-bit 75-MHz CMOS current-mode DAC designed for 0.8${\mu}{\textrm}{m}$ double-poly double-metal CMOS technology. This D/A converter is implemented using a current cell matrix that can drive a resistive load without output buffer. In the DAC. a current source is proposed to reduce the linearity error caused by the threshold-voltage variations over a wafer and the glitch energy caused by the time lagging, The integral and differential linearity error are founded to be within $\pm$0.35 LSB and $\pm$0.31 LSB respectively. The maximum conversion rate is about 80 MS/s. The total power dissipation is 160 ㎽ at 75 MS/s conversion rate.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제43권12호
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• pp.15-22
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• 2006

본 논문에서는 UWB(Ultra Wide Band)통신시스템을 위한 1.8V 8-bit 500MSPS의 D/A 변환기를 제안한다. 전체적인 D/A 변환기의 구조는 높은 선형성과 낮은 글리치 특성을 갖는 상위 6-MSB(Most Significant Bit) 전류원 매트릭스(Current Cell Matrix)와 하위 2-LSB(Least Significant Bit) 전류원 매트릭스로 구성된 2단 매트릭스 구조로 설계하였다. 또한 동일한 지연시간을 갖는 Thermometer Decoder와 고속 동작에서 전력을 최소화하기 위한 저 전력 스위칭 디코더(Current Switching Decoder Cell)를 제안함으로서 D/A 변환기의 고속 동작에서 성능을 향상시켰다 설계된 DAC는 1.8V의 공급전압을 가지는 TSMC $0.18{\mu}m$ 1-poly 6-metal N-well CMOS 공정으로 제작되었으며, 제작된 D/A 변환기의 측정결과, 매우 우수한 동적성능을 확인하였다. 500MHz 샘플링 클럭 주파수와 50MHz의 출력신호에서 SFDR은 약 49dB, INL과 DNL은 각각 0.9LSB, 0.3LSB 이하로 나타났으며, 이 때의 전력소비는 약 20mW로 기존의 8-bit D/A변환기에 비해 매우 낮음을 확인 할 수 있었다 D/A 변환기의 유효 칩 면적은 $0.63mm^2(900um{\times}700um)$이다.

• 전자공학회논문지
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• 제53권7호
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• pp.27-38
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• 2016

본 논문에서는 저전력 복합 스위칭 기법을 기반으로 하여 $0.16mm^2$의 면적을 가지는 12비트 30MS/s SAR ADC를 제안한다. 제안하는 ADC에 적용된 복합 스위칭 기법은 기존의 monotonic 스위칭 기법에 $V_{CM}$ 기반의 스위칭 기법을 접목한 것으로써 SAR ADC의 선형성을 제한하는 동적 오프셋 문제를 최소화하는 동시에 평균 스위칭 전력소모도 최소화할 수 있다. 제안하는 C-R 하이브리드 DAC 회로에는 균등 분할 커패시터 구조 및 기준전압 레인지 스케일링 기법을 적용하여 입력신호와 기준전압의 범위를 일치시키면서 12비트 해상도에서 사용되는 단위 커패시터의 총 개수를 64개로 줄이는 동시에 효율적으로 $V_{CM}$ 기반의 스위칭을 수행하여 전체적인 회로를 간소화하였다. 한편, 제안하는 SAR ADC의 SAR 논리회로에는 D 플립플롭 기반이 아닌 래치구조의 레지스터를 사용하여 빠르고 안정적인 SAR 동작을 구현하였으며, 출력 값을 디코더 논리회로 없이 DAC의 스위치에 직접 인가하여 면적 및 전력소모를 줄였다. 제안하는 SAR ADC는 0.18um CMOS 공정으로 제작되었으며, 측정된 DNL 및 INL은 12비트 해상도에서 각각 최대 0.85LSB, 2.53LSB이고, 30MS/s 동작속도에서 동적성능은 최대 59.33dB의 SNDR 및 69.83dB의 SFDR을 보인다. 제안하는 시제품 ADC는 1.8V 전원전압에서 2.25mW의 전력을 소모한다.

• 전기전자학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.1012-1018
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• 2018

본 논문에서는 IoT 센서 처리를 위한 1.8V 공급전압의 CMOS SAR(Successive Approximation Register) A/D 변환기를 설계하였다. 본 논문에서 2개의 A/D 변환기를 병렬로 사용하여 샘플링 속도를 향상시킨 12비트 SAR A/D 변환기를 제안한다. 2개의 A/D 변환기 중 1개의 A/D 변환기는 12자리 비트를 모두 결정하고, 또 다른 A/D 변환기는 다른 A/D 변환기의 상위 6비트를 그대로 사용하여 전력소모와 스위칭 에너지를 최소화하였다. 두 번째 A/D 변환기는 상위 6비트를 결정하지 않기 때문에 컨트롤 회로와 SAR 로직이 필요하지 않아 면적을 최소화하였다. 또한 스위칭 에너지는 커패시터 용량과 C-DAC 내 전압 변화가 클수록 값이 커지는데 두 번째 A/D 변환기는 상위 6비트를 결정하지 않아 스위칭 에너지를 줄일 수 있다. 또한 커패시터 내 스플릿 커패시터 용량을 유닛 커패시터 용량과 동일하게 회로를 구성하여 C-DAC 내 공정오차를 줄일 수 있다. 제안하는 SAR A/D 변환기는 180nm CMOS 공정을 이용하여 설계하였고, 1.8V의 공급전압, 10MS/s의 변환속도, 10.2비트의 ENOB(Effective Number of Bit)이 측정되었다. 핵심 블록의 면적은 $600{\times}900um^2$, 총 전력소모는 $79.58{\mu}W$, FoM(Figure of Merit)는 6.716fJ/step로 확인할 수 있다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2012년도 춘계학술대회
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• pp.88-90
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• 2012

본 논문은 rail-to-rail 입력 범위를 가지는 10-bit 10-MS/s 비동기 축차근사형 (SAR: successive approximation register) 아날로그-디지털 변환기 (ADC: analog-to-digital converter)를 제안한다. 제안된 SAR ADC는 커패시터 디지털-아날로그 변환기 (DAC: digital-to-analog converter), SAR 로직, 그리고 비교기로 구성된다. 외부에서 공급되는 클럭의 주파수를 낮추기 위해 SAR 로직과 비교기에 의해 비동기로 생성된 내부 클럭을 사용한다. 또한 높은 해상도를 구현하기 위해 오프셋 보정기법이 적용된 시간-도메인 비교기를 사용한다. 면적과 전력소모를 줄이기 위해 분할 캐패시터 기반 차동DAC를 사용한다. 설계된 비동기 SAR ADC는 0.18-um CMOS 공정에서 제작되며, core 면적은 $420{\times}140{\mu}m^2$이다. 1.8 V의 공급전압에서 0.818 mW의 전력 소모와 91.8 fJ/conversion-step의 FoM을 가진다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.414-422
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• 2013

본 논문은 분할-커패시터 기반의 차동 디지털-아날로그 변환기 (DAC: digital-to-analog converter)를 이용하는 10-bit 10-MS/s 비동기 축차근사형 (SAR: successive approximation register) 아날로그-디지털 변환기 (ADC: analog-to-digital converter)를 제안한다. 샘플링 주파수를 증가시키기 위해 SAR 로직과 비교기는 비동기로 동작을 한다. 또한 높은 해상도를 구현하기 위해 오프셋 보정기법이 적용된 시간-도메인 비교기를 사용한다. 제안하는 10-bit 10-MS/s 비동기 축차근사형 아날로그-디지털 변환기는 0.18-${\mu}m$ CMOS 공정에서 제작되며 면적은 $140{\times}420{\mu}m^2$이다. 1.8 V의 공급전압에서 전력소모는 1.19 mW이다. 101 kHz 아날로그 입력신호에 대해 측정된 SNDR은 49.95 dB이며, DNL과 INL은 각각 +0.57/-0.67, +1.73/-1.58이다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제40권1호
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• pp.19-29
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• 2003

본 논문에서는 기존의 방법과는 달리 4 단계의 보정 기법을 적용하여 미세한 적외선 (infrared : IR) 신호를 검출해내는 비냉각 적외선 센서 어레이를 위한 CMOS 신호 검출회로를 제안한다. 제안하는 신호 검출회로는 11 비트의 A/D 변환기 (analog-to digital converter : ADC)와 7 비트의 D/A 변환기(digital to-analog converter : DAC), 그리고 자동 이득 조절 회로 (automatic gain control circuit : AGC)로 구성되며, 비냉각 센서 어레이를 동작시키는 DC 바이어스 전류 성분, 화소간의 특성 차이에 의한 변화 성분과 자체 발열 (self-heating)에 의한 변화 성분을 포함하는 적외선 센서 어레이의 출력 신호로부터 미세한 적외선 신호 성분만을 선택적으로 얻어낸다. 제안하는 A/D 변환기에서는 병합 캐패시터 스위칭(merged-capacitor switching : MCS) 기법을 적용하여 면적 및 전력 소모를 최소화하였으며, D/A 변환기에서는 출력단에 높은 선형성을 가지는 전류 반복기를 사용하여 화소간의 특성 차이에 의한 변화 성분과 자체 발열에 의한 변화 성분을 보정할 수 있도록 하였다. 시제품으로 제작된 신호 검출회로는 1.2 um double-poly double-metal CMOS 공정을 사용하였으며, 4.5 V 전원전압에서 110 ㎽의 전력을 소모한다. 제작된 시제품으로부터 측정된 검출회로의 differential nonlinearity (DNL)와 integral nonlinearity (INL)는 A/D 변환기의 경우 11 비트의 해상도에서 ±0.9 LSB와 ±1.8 LSB이며, D/A 변환기의 경우 7비트의 해상도에서 ±0.1 LSB와 ±0.1 LSB이다.