• 전기전자학회논문지
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• 제23권3호
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• pp.800-804
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• 2019

본 논문은 2.4 GHz 대역의 IoT용 주파수합성기를 위한 이중-루프 구성의 서브-샘플링 디지털 PLL을 소개한다. PLL은 초기에 주파수 분주기를 사용하는 coarse locking을 수행하며, 이 후 최종적으로는 주파수 분주기를 사용하지 않는 서브-샘플링 방식의 fine locking loop로 스위칭하게 된다. DTC를 사용하여 양자화 에러 제거를 수행하며 이를 통해 특정 타이밍 범위를 갖는 고해상도 TDC를 사용함으로써 낮은 인-밴드 위상잡음 특성을 가질 수 있다. 본 논문에서는 또한 coarse loop와 fine loop간의 위상 오프셋을 제거하기 위한 보정 회로를 제안하였다. Coarse locking이 진행되는 동안 fine loop의 위상 에러를 예측하고, 이를 다시 coarse loop에 보상함으로써 빠른 락킹 타임과 안정적인 동작을 확보하였다. 회로는 SystemVerilog 및 Verilog 언어로 모델링 및 Register-Transfer Level (RTL) 수준으로 설계 되었으며 시뮬레이션을 통해 충분히 그 동작이 검증되었다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제16권4호
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• pp.520-527
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• 2016

A new dual-loop digital delay-locked loop (DLL) using a hybrid (binary + sequential) search algorithm is presented to achieve both wide-range operation and high delay resolution. A new phase-interpolation range selector (PIRS) and a variable successive approximation register (VSAR) algorithm are adopted to resolve the boundary switching and harmonic locking problems of conventional digital DLLs. The proposed digital DLL, implemented in a $0.18-{\mu}m$ CMOS process, occupies an active area of $0.19mm^2$ and operates over a wide frequency range of 0.15-1.5 GHz. The DLL dissipates a power of 11.3 mW from a 1.8 V supply at 1 GHz. The measured peak-to-peak output clock jitter is 24 ps (effective pk-pk jitter = 16.5 ps) with an input clock jitter of 7.5 ps at 1.5 GHz. The delay resolution is only 2.2 ps.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제7권3호
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• pp.420-428
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• 2012

In this paper, a novel intelligent digital redesign (IDR) technique is proposed for the nonlinear interconnected systems which can be represented by a Takagi-Sugeno (T-S) fuzzy model. The IDR technique is to convert a pre-designed analog controller into an equivalent digital one. To develop this method, the discretized models of the analog and digital closed-loop system with the decentralized controller are presented, respectively. Using these discretized models, the digital decentralized control gain is obtained to minimize the norm between the state variables of the analog and digital closed-loop systems and stabilize the digital closed-loop system. Its sufficient conditions are derived in terms of linear matrix inequalities (LMIs). Finally, a numerical example is provided to verify the effectiveness of the proposed technique.

• 대한전자공학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.38-50
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• 1982

이 논문에서는 변형된 디지탈 Costas loop이라고 불리우는 새로운 형의 digital phase-locked loop(DPLL)을 제안하고 성능을 해석하였다. 제안된 DPLL의 주요 특성은 tan-1(·) 함수를 DPLL에 사용함으로써 phase error detector가 선형 특성을 갖게 되고, 따라서 mod-2π 선형 difference equation에 의해서 그 특성을 설명할 수 있다. 본 논문은 2부로 나뉘어져 1부에서는 먼저 제안된 시스템을 설명하고 잡음이 없는 경우 Phase plane방법에 의해서 1차와 2차 loop의 성능을 해석했다. 초기 조건에 관계없이 locking이 될 수 있는 locking 범위의 식을 유도하고, 경우에 따라서 일어날 수 있는 false lock 또는 oscillation 현상을 설명했다. 이론적인 모든 해석은 컴퓨터 시뮬레이션에 의해서 입증되었다. 논문의 2부에서는 잡음이 있을 경우에 제안된 DPLL의 성능을 해석하였다. Chapman-Kolmogorov 방정식을 사용하여 제안된 시스템의 phase error의 steady state probability density함수, mean 및 variance를 얻었다. 이 결과들은 제 2부에 게재 될 것이다.

• Journal of Power Electronics
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• 제11권2호
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• pp.156-162
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• 2011

The control loop time delay caused by sampling, the zero-order-holder effect and calculations is inevitable in the digital control of dc-dc switching converters. The time delay will limit the bandwidth of the control loop and therefore degrade the transient performance of digital systems. In this paper, the quantization time delay effects with different time delay values based on a generic second-order system are analyzed. The conclusion that the bandwidth of digital control is reduced by about 20% with a one cycle delay and by 50% with two cycles of delay in comparison with no time delay is obtained. To compensate the time delay and to increase the control loop bandwidth, a duty ratio predictive control scheme based on linear extrapolation is proposed. The compensation effect and a comparison of the load variation transient response characteristics with analogy control, conventional digital control and duty ratio predictive control with different time delay values are performed on a point-of-load Buck converter by simulations and experiments. It is shown that, using the proposed technique, the control loop bandwidth can be increased by 50% for a one cycle delay and 48.2% for two cycles of delay when compared to conventional digital control. Simulations and experimental results prove the validity of the conclusion of the quantization effects of the time delay and the proposed control scheme.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제13권1호
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• pp.192-200
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• 2018

In this study, improvements for error correction, speed, position, and rotation calculation algorithms have been proposed to be used in resolver to digital conversion (RDC) systems. The proposed open-loop system drives the resolver and uses the output signals of the resolver signal to estimate the real time position, the instant speed, and the rotation count with high resolution and accuracy even at high speeds and noise. The proposed solution implements strong features of both closed and open loop based systems while eliminating their weak points. The improvements proposed is resistant to noise owing to digital FIR filter and data averaging techniques. The implementation used for proof of concept is implemented on a hardware using an FPGA and configurable to be used by any resolver.

• 전기전자학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.416-419
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• 2017

본 논문에서는 고속 DDR3/DDR4 SDRAM을 위한 새로운 디지털 지연고정루프 (delay-locked loop: DLL)를 제안한다. 제안하는 디지털 DLL은 디지털 지연라인의 boundary switching 문제에 의한 jitter 증가 문제를 제거하기 위하여 위상보간 (phase interpolation) 방식의 파인지연라인 (fine delay line)을 채택하였다. 또한, 제안하는 디지털 DLL은 harmonic lock 문제를 제거하기 위하여 새로운 점진직 검색 (gradual search) 알고리즘을 사용한다. 제안하는 디지털 DLL은 1.1V, 38-nm CMOS DRAM 공정으로 설계되었으며, 0.25-2.0 GHz의 주파수 동작 영역을 가진다. 2.0 GHz에서 1.1 ps의 피크-투-피크 (p-p) 지터를 가지며, 약 13 mW의 전력소모를 가진다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제42권9호
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• pp.35-40
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• 2005

본 논문에서는 1.6Gb/s에서 동작하는 digitally controlled phase-locked loop (DCPLL)를 제안한다. DCPLL은 일반적인 아날로그 PLL과 tracking analog-to-digital 변환기를 결합한 구조이다. 제안한 DCPLL에서는 tracking ADC의 출력이 voltage controlled oscillator (VCO)의 제어 전압을 생성한다. 일반적으로 사용되는 digital PLL (DPLL)은 digitally controlled oscillator (DCO)와 time-to-digit converter (TDC)로 구성된다 DCO와 TDC를 사용한 DPLL은 시간 스텝이 작을 수 록 jitter 특성이 향상되지만 전력소모는 커진다. 이 논문에서 제안한 DCPLL은 DPLL의 핵심요소인 DCO와 TDC를 사용하지 않았기 때문에 jitter, 면적, 전력소모 측면에서 유리하다. DCPLL은 $0.18\mu$m 4-metal CMOS공정을 이용하여 제작하였고 면적은 1mm $\times$0.35mm를 차지한다. 1.8V 단일 전원전압으로 정상동작에서는 59mW, power-down 모드에서는 $984\mu$W 전력을 소모하고 16.8ps rms jitter를 갖는다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.31-38
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• 2024

디지털 위상 고정 루프는 디지털 위상 검출기, 디지털 루프 필터, 디지털 제어 발진기, 분배기 등으로 이루어진 일반적인 회로로 전기 및 회로 분야 등 다양한 분야에서 널리 사용된다. 디지털 위상 고정 루프의 성능 향상을 위해 다양한 수학적인 알고리즘 등을 활용한 상태 추정기가 사용된다. 전통적인 상태 추정기로는 무한 임펄스 응답 상태 추정기의 칼만 필터를 활용해왔으며, 무한 임펄스 응답 상태 추정기 기반 디지털 위상 고정 루프는 초기값의 부정확성, 모델 오차, 다양한 외란 등의 예상치 못한 상황에서 급격한 성능 저하가 발생할 수 있다. 본 논문에서는 새로운 디지털 위상 고정 루프를 설계하기 위해 2계층 Frobenius norm 기반 유한 임펄스 상태 추정기를 제안한다. 제안한 상태 추정기는 첫 번째 층의 추정 상태를 이용하여 두 번째 층에서 상태 추정을 하는데, 이때 첫 번째 층의 추정 상태와 누적된 측정값과 결합하여 설계하였다. 새로운 유한 임펄스 응답 상태 추정기 기반 디지털 위상 동기 루프의 강인한 성능을 검증하기 위해 잡음 공분산 정보가 부정확한 상황에서 무한 임펄스 응답 상태 추정기와 비교하여 시뮬레이션을 수행하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2007년도 제38회 하계학술대회
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• pp.1632-1633
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• 2007

This paper presents a new method of designing digital controller based on closed-loop identification of a pulse width modulation (PWM) converter system. We consider the control system structure which is composed of both current control loop and voltage control loop. The current controller can be designed independently of voltage loop. Whereas voltage controller can not do easily due to the PWM switching component which is nonlinear in nature. Furthermore, the control objective of inner loop is to track the sine wave of 60 Hz, but the outer loop shall maintain the constant DC voltage irrespective to load change. To systematically design outer loop controller, we propose a method finding linear approximate model of the nonlinear inner loop part including current controller by closed loop identification. Based on the identified model, we show that a simple digital voltage controller can be directly designed and it has good performance.