• 센서학회지
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• 제27권2호
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• pp.93-98
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• 2018

In this paper, an energy-efficient 11.49-bit successive approximation register (SAR) capacitance-to-digital converter (CDC) for capacitive sensors with a figure of merit (FoM) of 31.6 pJ/conversion-step is presented. The CDC employs a SAR algorithm to obtain low power consumption and a simplified structure. The proposed circuit uses a capacitive sensing amplifier (CSA) and a dynamic latch comparator to achieve parasitic capacitance-insensitive operation. The CSA adopts a correlated double sampling (CDS) technique to reduce flicker (1/f) noise to achieve low-noise characteristics. The SAR algorithm is implemented in dual operating mode, using an 8-bit coarse programmable capacitor array in the capacitance-domain and an 8-bit R-2R digital-to-analog converter (DAC) in the charge-domain. The proposed CDC achieves a wide input capacitance range of 29.4 pF and a high resolution of 0.449 fF. The CDC is fabricated in a $0.18-{\mu}m$ 1P6M complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) process with an active area of 0.55 mm2. The total power consumption of the CDC is $86.4{\mu}W$ with a 1.8-V supply. The SAR CDC achieves a measured 11.49-bit resolution within a conversion time of 1.025 ms and an energy-efficiency FoM of 31.6 pJ/step.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제8권4호
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• pp.53-58
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• 2008

본 논문은 고 해상도 및 저 전력을 가지는 시그마-델타 D/A(Digital-to-Analog) 컨버터를 구현하였다. A/D 컨버터의 출력을 채널당 1비트씩 입력 받아 LJ, RJ, I2S 모드와 비트 모드에 따라서 입력 데이터를 재구성한다. D/A 컨버터는 HBF(Half Band Filter)와 Hold, 5차 CIFB Sigma-Delta 변조기를 통과하여 원래의 아날로그 신호로 복원한다. 면적과 전력, 성능을 고려하여 곱셈 연산 대신 덧셈 연산을 반복 사용하였다. 또한, 비슷한 구조의 HBF 3개를 하나의 블록으로 구성하였고, sinc 필터 대신에 샘플-홀드 블록을 사용하여, 면적을 감소시키는 간략한 D/A 구조를 제안하였다. 블록안의 각 필터들은 매트랩 툴을 이용하여 특성을 평가하였다. 전체 블록은 Top-down 설계 방식을 사용하여, Verilog 언어로 설계하였다. 설계된 블록은 Samsung 0.35um CMOS 표준 셀 라이브러리를 사용해 칩으로 제작되었다. 칩의 면적은 1500 * 1500um 이다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권7호
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• pp.44-51
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• 2008

본 논문에서는 비대칭 펄스 폭 변조 파워-앰프를 갖는 스테레오 오디오 디지털-아날로그 변환기를 제안한다. 고 전력 오디오 기기에 주로 사용되던 class-D 증폭기를 헤드폰 응용에 적용하기 위하여, 증폭기가 디지털-아날로그 변환기와 한 칩으로 집적화될 때에 발생되는 채널 간 간섭에 의한 잡음을 분석하고 이 영향을 줄이기 위한 시그마-델타 변조기의 최적화 방안을 제시하였다. 또한, 비대칭 구조의 펄스 폭 변조 방식이 파워-앰프 단에서 발생되는 스위칭 노이즈와 전력 손실을 줄이기 위하여 구현되었다. 제안된 구조들은 0.13-mm CMOS 공정을 통해 설계 제작되었다. 제안된 오디오 디지털-아날로그 변환기는 단일 출력을 가진 파워-앰프를 포함하여 4.4-mW를 소모하면서 다이나믹-레인지 95-dB를 확보하였다.

• 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.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년 학술대회 논문집 정보 및 제어부문
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• pp.606-608
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• 2006

This paper describes a 8bit 10MS/s low power pipelined analog-to-digital converter(ADC). To reduce power consumption in proposed ADC, a high gain op-amp that consumes large power in MDAC(multiplying DAC) of conventional pipelined ADC is replaced with simple comparator and current sources. Moreover, differential charge transfer amplifier technique with latch in the sub-ADC reduces the power consumption to less than half compared with the conventional sub-ADC which use high speed comparator. The proposed ADC shows the power consumption of 1.8mW at supply voltage of 1.8V. This proposed ADC is suitable to apply to the portable display device. The circuit was implemented with 0.18um CMOS technology and the core size of circuit is 2.5mm${\times}$1mm.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제28권4호
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• pp.539-548
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• 2007

In the paper, a wireless charger with the function of auto-shutdown for fully implantale middle ear hearing devices (F-IMEHD) has been designed. The wireless charger can communicate with an implant module to be turned off automatically shutdown after an internal rechargeable battery has been fully-charged by electromagnetic coupling using two coils. For the communication with an implant module, the wireless charger uses the load shift keying (LSK) method. But, the variation of the mutual inductance due to the different distance between two coils can cause the communication error in receiving the fully-charged signal from an implant module. To solve the problem, the implemented wireless charger has a variable reference generator for LSK communication. The wireless charger generates proper level of the reference voltage for a comparator using an ADC (analog-to-digital converter) and a DAC (digital-to-analog converter). Through the result of experiment, it has been confirmed that the presented wireless charger can detect signals from implantable module. And wireless charger can stop generating electromagnetic flux after an implanted battery has been fully charged in spite of variable coil distance according to different skin thickness.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.454-464
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• 2023

본 논문은 센서 노드 응용을 위한 1MS/s의 샘플링 속도를 가지는 저전력 8비트 비동기 축차근사형(successive approximation register, SAR) 아날로그-디지털 변환기(analog-to-digital converter, ADC)를 제안한다. 이 ADC는 선형성을 개선하기 위해 부트스트랩 스위치를 사용하며, 공통모드 전압(Common-mode voltage, VCM) 기반의 커패시터 디지털-아날로그 변환기 (capacitor digital-to-analog converter, CDAC) 스위칭 기법을 적용하여 DAC의 전력 소모와 면적을 줄인다. 외부 클럭에 동기화해서 동작하는 기존 동기 방식의 SAR ADC는 샘플링 속도보다 빠른 클럭의 사용으로 인해 전력 소비가 커지는 단점을 가지며 이는 내부 비교를 비동기 방식으로 처리하는 비동기 SAR ADC 구조를 사용하여 해결할 수 있다. 또한, 낮은 해상도의 설계에서 발생하는 큰 디지털 전력 소모를 줄이기 위해 동적 논리 회로를 사용하여 SAR 로직를 설계하였다. 제안된 회로는 180nm CMOS 공정으로 시뮬레이션을 수행하였으며, 1.8V 전원전압과 1MS/s의 샘플링 속도에서 46.06𝜇W의 전력을 소비하고, 49.76dB의 신호 대 잡음 및 왜곡 비율(signal-to-noise and distortion ratio, SNDR)과 7.9738bit의 유효 비트 수(effective number of bits, ENOB)를 달성하였으며 183.2fJ/conv-step의 성능 지수(figure-of-merit, FoM)를 얻었다. 시뮬레이션으로 측정된 차동 비선형성(differential non-linearity, DNL)과 적분 비선형성(integral non-linearity, INL)은 각각 +0.186/-0.157 LSB와 +0.111/-0.169 LSB이다.

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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• 한국정보디스플레이학회 2007년도 7th International Meeting on Information Display 제7권1호
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• pp.833-836
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• 2007

A low power and small area source driver using LTPS TFTs is proposed for mobile applications. This source driver adopts level shifter with holding latch function and new R-to-R type digital-to-analog converter (DAC). The power consumption and layout area of the proposed source driver are reduced by 23% and 25% for 16M colors and qVGA AM-OLED panel, respectively.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제10권2호
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• pp.194-199
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• 2012

This paper proposes a novel scheme of a gray scale fingerprint image for a high-accuracy capacitive sensor chip. The conventional grayscale image scheme uses a digital-to-analog converter (DAC) of a large-scale layout or charge-pump circuit with high power consumption and complexity by a global clock signal. A modified capacitive detection circuit for the charge sharing scheme is proposed, which uses a down literal circuit (DLC) with a floating-gate metal-oxide semiconductor transistor (FGMOS) based on a neuron model. The detection circuit is designed and simulated in a 3.3 V, 0.35 ${\mu}m$ standard CMOS process. Because the proposed circuit does not need a comparator and peripheral circuits, the pixel layout size can be reduced and the image resolution can be improved.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2006년도 International Symposium on GPS/GNSS Vol.2
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• pp.411-414
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• 2006

본 논문은 다양한 GPS 재밍대응 기술 중에서 안테나 기반의 CRPA(Controlled Reception Pattern Antenna) 시스템에 관한 소개 및 안테나의 널(null) 패턴 합성에 필요한 핵심 모듈인 디지털 I/Q 벡터모듈레이터(Vector Modulator)를 이용한 GPS용 $2{\times}2$ CRPA 패턴 제어방법에 관한 연구 내용이다. 일반적으로 시스템에서 미리 결정된 방향으로 만들어진 안테나 빔을 이용한 위상배열안테나(phased array antenna)와는 달리 CRPA 구조의 GPS 위성수신용 적응배열안테나(adaptive array antenna)는 각 안테나 소자(element)로부터 수신된 신호들을 실시간으로 해석하여, GPS 배열 안테나의 패턴 특성을 제어한다. 본 연구에서는 $2{\times}2$ 배열 정사각(square) 구조의 CRPA를 채택했으며, 재밍신호 방향으로 널(null) 패턴을 합성하기 위한 방법으로 PC에서 제어 가능한 DAC(Digital to Analog Converter)을 이용하여 I/Q 벡터모듈레이터로 인가되는 RF신호의 위상(phase) 및 진폭(amplitude)을 조절한다. 이때 원하는 널(null) 패턴이 합성되도록 네 개의 각 안테나 소자 쪽으로 8채널의 복소가중치(complex weight)를 인가한다.