본 논문에서는 CMOS 소자의 RF 동작을 정확히 예측하기 위해 Si 표면에서의 메탈 라인 사이의 커패시턴스 효과와 표피효과 및 근접효과를 포함한 RF IC 설계를 위한 새로운 CMOS RF 모델을 처음으로 제시하였다. Si 표면에서의 메탈 라인 사이의 커패시턴스는 레이아웃에 기초하여 모델링하였으며, 표피효과는 메탈 라인의 등가회로에 병렬회로를 부가하여 사다리꼴 등가회로로 구현하였다. 근접효과는 사다리꼴 등가회로에서 교차 결합된 인덕턴스 사이의 상호 인덕턴스를 부가함으로써 모델링하였다. 제안된 RF 모델은 BSIM 3v3에 비해 측정 데이터와 잘 일치하였으며, GHz 영역에서 소자 동작의 주파수 종속성을 잘 보여주었다.
본 논문에서는 Hybrid RF기반 CMOS 카메라를 이용한 피부질환 모니터링 시스템 개발에 대한 연구를 수행하였다. Hybrid RF통신기반 CMOS 카메라를 이용한 영상 전송 기법에 대하여 제시하였으며, 이와 더불어 CMOS 카메라를 이용한 피부질환 모니터링을 위한 원격 모니터링이 가능한 스마트폰 App을 개발하였다. Hybrid RF통신방식을 이용한 영상전송방식은 WiFi통신방식을 적용하여 CMOS 카메라로부터 취득된 영상 정보를 스마트폰 App을 통하여 모니터링할 수 있도록 구성하였다. 피부질환 모니터링 스마트폰 APP은 WiFi통신방식을 이용하여 언제 어디서나 원격 모니터링이 가능하다. 본 논문에서 제안한 Hybrid RF통신기반 CMOS 카메라를 이용한 피부질환 모니터링 시스템은 내시경 응용 활용 사례로서 널리 활용될 수 있을 것으로 예상된다.
This paper presents a CMOS RF-to-DC converter for video surveillance disposable IoT applications. It widely harvests RF energy of 3G/4G cellular low-band frequency range by employing a tunable impedance matching network. The proposed converter consists of the differential-drive cross-coupled rectifier and the matching network with a 4-bit capacitor array. The proposed converter is designed using 130-nm standard CMOS process. The designed energy harvester can rectify the RF signals from 700 MHz to 900 MHz. It has a peak RF-to-DC conversion efficiency of 72.25%, 64.97%, and 66.28% at 700 MHz, 800 MHz, and 900 MHz with a load resistance of 10kΩ, respectively.
CMOS 트랜지스터의 등가회로모델 파라미터 $C_{gs}$ 의 예측방법이 CMOS 트랜지스의 반전층내의 유동전하량 계산과 전하유도 특성에 의해 제안되었다. 이 $C_{gs}$ 파라미터는 MOS 트랜지스터의 RF대역의 차단주파수를 결정하고 또한 입력과 출력을 커플링 시키는 중요한 파라미터이다. 이 제안된 방법은 등가회로 모델에서 파라미터 값을 예측하고 파라미터 값을 추출하는 소프트웨어 개발에 기여할 것이다.
In this paper, CMOS RF front-end circuits for an L1/L5 dual-band global positioning system (GPS)/Galileo receiver are designed in $0.13\;{\mu}m$ CMOS technology. The RF front-end circuits are composed of an RF single-to-differential low noise amplifier, an RF polyphase filter, two down-conversion mixers, two transimpedance amplifiers, a IF polyphase filter, four de-coupling capacitors. The CMOS RF front-end circuits provide gains of 43 dB and 44 dB, noise figures of 4 dB and 3 dB and consume 3.6 mW and 4.8 mW from 1.2 V supply voltage for L1 and L5, respectively.
0.35m CMOS공정을 이용하여 MOSFET의 RF특성을 평가하였다. 채널길이(L-0.25~0.8m)와 채널폭(W=50~600m) 및 바이어스 전압의 변화에 따른 RF특성을 분석하였으며, 차단주파수$f_T$는 최대 22GHz, 최대공진주파수($f_{max}$)는 최대 28GHz의 값을 얻었다. 채널폭의 변화에 대해서 차단주파수는 영향을 받지 않았으며, 최대공진주파수는 감소하는 경향을 보였고, 채널길이 증가에 대해서는 차단주파수 및 최대공진주파수 모두 감소하는 경향을 나타내었다. 최소잡음지수는 채널폭이 증가할수록 감소하고 채널길이가 증가할수록 증가하는 경향을 얻었는데, 2GHz에서 최소 0.45dB의 값을 얻었다. 평가결과로부터 0.35m CMOS공정이 2GHz대역의 상업용 RFIC 구현에 충분한 RF특성을 보유하고 있음을 확인할 수 있었으며, 바이어스 및 채널폭과 길이변화에 대한 CMOS 트랜지스터의 RF 특성분석을 통하여 RF 회로설계에 대한 지침을 제시하였다.
RF CMOS 집적회로 기술은 CMOS 기술의 급격한 발전과 더불어 최근 크게 주목 받고 있다. 이는 CMOS가 제공 할 수 대량생산 능력으로 인해 기존 RF IC의 저가격화뿐 아니라 미래의 복합.다기능 무선 멀티미디어 단말기 구현을 위란 single chip solution을 제공 할 수 있는 가능성이 가장 높기 때문이다. 본 논문은 먼저 개인 휴대 통신 단말기 시장을 전망해보고, 향후 전개될 다양한 무선서비스에 대응하기 위한 RF CMOS 집적회로의 소자 및 설계 기술개발 현황과 향후의 발전 전망을 기술한다.
본 논문은 CMOS RF 집적 회로 측정 시 측정 회로의 디지털 실시간 제어를 위한 직렬 주변 인터페이스 회로의 풀커스팀(Full Custom) 방식 CMOS 집적 회로 구현과 이의 구동 소프트웨어의 개발에 관하여 기술하였다. 개발된 SPI는 제어하고자 하는 회로의 복잡도에 따라 필요한 어드레스 (Address)의 크기를 쉽게 확장 또는 축소 할 수 있는 구조로 설계 되었고 이의 구동 소프트웨어도 이에 따라 쉽게 재구성할 수 있도록 설계되었다. 따라서, 본 SPI는 다양한 종류의 CMOS RF 집적회로 설계 시 요구되는 복잡도에 따라 최적의 구조로 효과적으로 변경할 수 있도록 구성되었으며 검증대상 RF회로를 효율적으로 검증할 수 있는 장점이 있다. 설계된 재구성형 SPI는 $0.13{\mu}m$ CMOS 공정으로 제작되었으며 동일 칩에 제작된 2.7GHz CMOS RF 분수형 주파수 합성기를 통하여 성공적 검증되었다.
Kim, Cheon-Soo;Park, Min;Kim, Chung-Hwan;Yu, Hyun-Kyu;Cho, Han-Jin
ETRI Journal
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제21권4호
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pp.1-8
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1999
Thick metal 0.8${\mu}m$ CMOS technology on high resistivity substrate(RF CMOS technology) is demonstrated for the L-band RF IC applications, and we successfully implemented it to the monolithic 900 MHz and 1.9 GHz CMOS LNAs for the first time. To enhance the performance of the RF circuits, MOSFET layout was optimized for high frequency operation and inductor quality was improved by modifying the technology. The fabricated 1.9 GHz LNA shows a gain of 15.2 dB and a NF of 2.8 dB at DC consumption current of 15mA that is an excellent noise performance compared with the offchip matched 1.9 GHz CMOS LNAs. The 900 MHz LNA shows a high gain of 19 dB and NF of 3.2 dB despite of the performance degradation due to the integrating of a 26 nH inductor for input match. The proposed RF CMOS technology is a compatibel process for analog CMOS ICs, and the monolithic LNAs employing the technology show a good and uniform RF performance in a five inch wafer.
본 논문에서는 기존에 값비싼 BiCMOS 공정으로 주로 구현되던 이동통신 단말기용 RF단 및 IF단 회로들을 CMOS 회로로 설계하고, 최종적으로 PCS 대역 송신용 CMOS RF/IF 단일 칩을 설계하였다. 설계된 회로는 IF PLL 주파수합성기, IF Mixer, VGA등을 포함하는 IF 단과, SSB RF Mixer 블록과 구동 증폭기를 포함하는 RF 단으로 구성되며, 디지털 베이스밴드와 전력증폭기 사이에 필요한 모든 신호처리를 수행한다. 설계된 IF PLL 주파수합성기는 100kHz의 옵셋 주파수에서 -114dBc/Hz의 위상잡음 특성을 보이며, lock time은 $300{\mu}s$보다 작고, 3V 전원에서 약 5.3mA의 전류를 소모한다. IF Mixer 블록은 3.6dB의 변환이득과 -11.3dBm의 OIP3 특성을 보이며, 3V 전원에서 약 5.3mA의 전류를 소모한다. VGA는 모든 이득 설정시 3dB 주파수가 250MHz 보다 크며, 약 10mA의 전류를 소모한다. 설계된 RF단 회로는 14.93dB의 이득, 6.97dBm의 OIP3, 35dBc의 image 억압, 31dBc의 carrier 억압 등의 특성을 보이며, 약 63.4mA의 전류를 소모한다. 설계된 회로는 현재 $0.35{\mu}m$ CMOS 공정으로 IC 제작 중에 있다. 전체 칩의 면적은 $1.6㎜{\times}3.5㎜$이고 전류소모는 84mA이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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