전류모드 아날로그 회로를 이용하여 FIR(Finite Impulse Response) 필터를 설계하는 경우에 tap coefficient와 전류모드 FFT(Fast Fourier Transform) LSI의 회전인자(twiddle factor)를 실현시키기 위해서는 높은 정밀도를 갖는 전류 감쇠 회로가 필요하게 된다. 본 논문은 전류 모드 신호처리 기술에서 전류감쇠 회로의 감쇠 정밀도를 향상시킬 수 있는 기술을 소개하고자한다. 먼저 게이트 길이 비율을 조정하는(gate-ratioed) Current Mirror 회로를 사용하는 기존의 전류 감쇠 조정회로에 있어서의 DC offset 전류 에러에 대하여 분석하였으며, 다음으로 DC offset 전류 에러를 제거할 수 있는 전류감쇠 회로를 제안하였다. 회로 구성은 입력 전류를 1/N로 감쇠시킬 수 있도록 N개의 Current Mirror를 병렬로 연결하는 기본 구성을 하였으며, Kirchhoff 전류 법칙에 근거하여, 전류 감쇠가 결정되도록 설계하였다. 또한 Current Mirror 회로에서, 정전류원의 사용을 줄일 수 있는 회로설계를 제안하였다. 제안된 전류 감쇠 회로에서 정밀도는 Current Mirror의 ac 이득 에러에 의하여 제한되며 High Swing Current Mirror를 기본 Current Mirror로 사용한 경우에, 최대 정밀도는 이론상 입력 전류의 -80[dB]까지 실현가능하다.
본 논문에서는 큰 출력 저항파 기준 전류와의 정합 특성이 우수한 새로운 전류 미러를 제안한다. CMOS 증폭기 회로에서 전원 전압이 작아지는 경우 출럭 전압의 스윙 폭이 전원 전압에 의해 제한되는 단점이 있으므로 제안된 회로는 이런 단점을 해결하기 위해 출력단의 스윙을 키우고, 안정된 동작올 할 수 있도록 한다. 출력단 부하가 큰 경우에 구동 능력을 증대시키고, 작은 전원 전압을 가질 때에도 큰 출력 스윙을 갖는 전류 미러를 시뮬레이션을 통해 가존의 캐스코드 전류 미러와 Regulated 전류 미러의 특성을 비교 및 고찰한다.
고정도 전류-모드 신호 처리와 집적 회로 설계를 위한 새로운 전류 미러를 제안하였다. 제안한 전류 미러는 입력 임피던스를 줄이기 위해 적응성 귀환 기법을 사용하였고, 출력 임피던스를 높이기 위해 조절된 캐스코드 전류 미러의 출력단을 이용하였다. 시뮬레이션 결과 제안한 전류 미러는 Vcc=5V의 공급기 전압에서 0.9Ω의 입력 임피던스, 415 MΩ의 출력 임피던스, 그리고 0.96의 전류 이득을 가진다. 소비 전력은 1.5㎽이다. 제안한 전류 미러의 응용성을 확인하기 위해 이를 이용한 전압-전류 변환기를 설계하였다. 시뮬레이션 결과, 이 변환기는 이론식과 일치된 결과를 얻었고 월슨 전류 미러를 이용한 전압 전류 변환기보다 3배 이상의 우수한 변환 특성을 가졌다.
본 연구는 Current Mirror에 있어서 Active Current Bias에 관하여 기술하였다. Current mirror에서 Active Current Bias를 걸어주는 보편적인 방법은 Current Bias단에 저항을 연결하여 저항값을 조절함으로 해서 Current를 제어하는 방법을 사용한다. Reference 전류를 제어하는데 있어 새로이 제안하는 것은 Flyback Converter를 이용하여 Acitve Current Bias를 제어 하려 한다. 트랜지스터를 이용하여 Current Mirror Circuit를 구성하고 Current Bias 측에 Flyback Converter Circuit을 연결한다. Flyback Converter의 PWM의 Duty Ratio를 조절함으로 해서 전류를 제어하는 특징을 이용하여 Active Current Bias를 제어한다.
본 논문에서는 광범위 출력전압을 위한 고정밀 BiCMOS cascode 전류미러를 제안하였다. 제안한 전류미러는 베이스 전류에러를 보상하는 BJT 전류미러를 기본으로 하고 있다. NMOS-NMOS cascode 구조 대신에 npn-NMOS cascode 구조를 사용하여, 출력저항과 출력전압 범위를 증가시켰다. npn 전류 복사 트랜지스터는 입력전류를 출력전류로 복사하고, NMOS 트랜지스터는 출력저항을 증가시켜 정밀한 전류 복사를 가능케 한다. 제안한 전류미러는 광범위 출력전압에서 정밀하게 전류를 복사한다. 5V/16V 0.5um BCD 공정을 이용하여 제작한 칩을 측정하여 검증하였고, $0.3V{\sim}16V$의 출력전압 범위에서 전류 에러는 $-2.5%{\sim}1.0%$이다.
본 논문에서는 온도 및 공정 보상 전류 미러(temperature and process compensation current mirror: TPC-CM)를 이용한 정밀 전류 레퍼런스를 제안하였다. 온도 변화에 영향을 받지 않는 기준 전류는 절대 온도에 비례하여 증가하는 PTAT (proportional to absolute temperature) 전류와 온도에 반비례하여 감소하는 CTAT(complementary to absolute temperature) 전류의 합으로 생성된다. 그러나 온도 계수(temperature coefficient)와 기준 전류의 크기는 공정 변화에 크게 영향을 받는다. 이런 공정 변화를 보정하기 위하여, 제안된 TPC-CM에서는 온도 계수와 기준 전류의 크기를 조절하는 두 개의 이진 가중치 전류 미러(binary weighted current mirror)를 이용하였다. 제작된 각 칩마다 PTAT 전류와 CTAT 전류를 측정한 후, 기준 전류의 크기가 온도에 상관없이 일정하도록, TPC-CM의 스위치 코드를 결정하고 그 값을 비휘발성 메모리에 저장한다. 시뮬레이션에서 TPC-CM는 공정변화 영향을 19.7%에 서 0.52%로 줄였다. 제안된 전류 레퍼런스는 3.3V 0.35um CMOS 공정을 이용하여 제작되었으며, 측정된 칩의 기준 전류 변화율은 $20^{\circ}$C${\sim}$100$^{\circ}$C에서 0.42%였다.
한국정보디스플레이학회 2007년도 7th International Meeting on Information Display 제7권2호
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pp.1642-1645
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2007
The brightness of LED changes according to the current flowing through LEDs. The current mirror was used to drive LEDs effectively. The reference current of the current mirror was usually controlled by the resistor but the size of this resistor is very large and this resistor consumes too much power for high power LED backlight driving. The reference current of the current mirror LED driver was controlled by using flyback converter at small size with low power consumption in this paper. The concept of active current source was presented.
기존에 진성난수 생성기를 위한 베타선 센서 회로의 아날로그 회로와 비교기 회로에 사용되는 파워와 그라운드 라인은 서로 공유하므로 비교기 회로의 디지털 스위칭에 의해 발생되는 파워와 그라운드 라인에서의 전압강하가 CSA를 포함한 아날로그 회로의 출력 신호 전압이 감소하는 원인이었다. 그래서 본 논문에서는 디지털 스위칭 노이즈의 source인 비교기 회로에 사용되는 파워와 그라운드 라인을 아날로그 회로의 파워와 그라운드 라인과 분리하므로 CSA(Charge Sensitive Amplifier) 회로를 포함한 아날로그 회로의 출력신호전압이 감소되는 것을 줄였다. 그리고 VREF(=1.195V) 전압을 VREF_VCOM과 VREF_VTHR 전압으로 변환해주는 전압-전압 변환기 회로는 PMOS current mirror를 통해 IREF를 구동할 때 PMOS current mirror의 드레인 전압이 다른 경우 5.5V의 고전압 VDD에서 channel length modulation effect에 의해 각각의 current mirror를 통해 흐르는 구동 전류가 달라져서 VREF_VCOM과 VREF_VTHR 전압이 감소하는 문제가 있다. 그래서 본 논문에서는 전압-전압 변환기 회로의 PMOS current mirror에 PMOS 다이오드를 추가하므로 5.5V의 고전압에서 VREF_VCOM과 VREF_VTHR의 전압이 down되지 않도록 하였다.
In the present research, a new bending system using a segmented vacuum chuck for Stressed Mirror Polishing (SMP) is developed. SMP is a special fabrication method for thin aspheric mirrors, where simple flat or spherical fabrication is applied while a mirror blank is deflected. Since a mirror blank is usually glued to a bending fixture in the conventional SMP process, there are drawbacks such as long curing time, inconvenience of mirror replacement, risk of mirror breakage, and stress concentration near the glued area. To resolve the drawbacks, a new bending system is designed to effectively hold a mirror blank by vacuum. For the developed bending system, the optimal bending load to achieve the designated mirror deflection is found by finite element analysis and an optimization algorithm. With the measurement results of the deflected mirror surfaces with the optimal bending loads, the feasibility of the developed bending system is investigated. As a result, it is shown that the bending system is appropriate for the SMP process.
편광분석법을 이용한 광섬유형 전류센서를 구성하여 다양한 전류측정 실험을 행하였다. 잔존 선형복굴절의 영향을 최소화하기 위하여 광섬유 센서 코일의 한쪽 끝에 Faraday 미러를 장착하였으며 일반적인 미러를 사용하는 경우와 출력의 안정성을 비교분석 하였다. 센서코일에 변형을 가하는 경우나 장시간에 걸친 안정성 실험에서도 Faraday 미러를 사용하는 경우에 출력의 안정성이 현저하게 증가함을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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