• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제14권3호
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• pp.313-321
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• 2014

A low-power low-cost polar transmitter for EDGE is designed in $0.18{\mu}m$ CMOS. A differential delta-sigma modulator (DSM) tunes a three-terminal voltage-controlled oscillator (VCO) to perform RF phase modulation, where the VCO tuning curve is digitally pre-compensated for high linearity and the carrier frequency is calibrated by a dual-mode low-power frequency-locked loop (FLL). A digital intermediate-frequency (IF) pulse-width5 modulator (PWM) drives a complementary power-switch followed by an LC filter to achieve envelope modulation with high efficiency. The proposed transmitter with 9mW power dissipation relaxes the time alignment between the phase and envelope modulations, and achieves an error vector magnitude (EVM) of 4% and phase noise of -123dBc/Hz at 400kHz offset frequency.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제14권5호
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• pp.614-621
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• 2011

본 논문은 Mobile-DTV 응용을 위한 광대역 DCO(Digitally Controlled Oscillator)의 설계에 대해 다룬다. DCO는 발전 주파수를 생성하는 회로로 ADPLL(All-digital Phase-locked Loop)의 핵심 블록이다. 본 논문에서는 광대역 DCO 설계를 위해 기존의 Fixed delay chain을 변형한 binary delay chain(BDC) 구조를 제안하였다. 제안된 구조는 $2^i$ 형태로 $0{\leq}i{\leq}n-1$ 범위의 서로 다른 지연시간을 갖는 여러개의 지연셀의 조합을 통해 발진 주파수를 생성한다. BDC 형태는 응용에 맞는 지연셀의 조합과 해상도를 선택할 수 있기 때문에 지연셀의 최적화가 가능하다. 제안된 DCO는 1.8V chartered $0.18{\mu}m$ CMOS 공정을 이용하여 Cadence사의 Spectre RF 툴에서 검증되었다. 실험결과 77MHz~2.07GHz의 주파수 대역파 3ps의 해상도를 나타내었다. 위상잡음은 Mobile-DTV 표준의 최대 주파수인 1675MHz에서 -101dBc/Hz@1MHz를 나타내었고 전력소모는 5.87mW를 나타내었다. 이는 ATSC-M/H, DVB-H, ISDB-T, T-DMB 등 Mobile-DTV의 표준을 만족한다.

• 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.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제13권4호
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• pp.272-281
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• 2013

This paper presents low power frequency shift keying (FSK) transmitter using all digital PLL (ADPLL) for smart utility network (SUN). In order to operate at low-power and to integrate a small die area, the ADPLL is adopted in transmitter. The phase noise of the ADPLL is improved by using a fine resolution time to digital converter (TDC) and digitally controlled oscillator (DCO). The FSK transmitter is implemented in $0.18{\mu}m$ 1-poly 6-metal CMOS technology. The die area of the transmitter including ADPLL is $3.5mm^2$. The power consumption of the ADPLL is 12.43 mW. And, the power consumptions of the transmitter are 35.36 mW and 65.57 mW when the output power levels are -1.6 dBm and +12 dBm, respectively. Both of them are supplied by 1.8 V voltage source. The frequency resolution of the TDC is 2.7 ps. The effective DCO frequency resolution with the differential MOS varactor and sigma-delta modulator is 2.5 Hz. The phase noise of the ADPLL output at 1.8 GHz is -121.17 dBc/Hz with a 1 MHz offset.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제16권3호
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• pp.352-358
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• 2016

A 5-phase phase-locked loop (PLL) for USB2.0 applications was implemented by using an all-synthesis technique. The length of the time-to-digital converter for the fine phase detector was halved by the operation of a coarse phase detector that uses 5-phase clocks. The maximum time difference between the rising edges of two adjacent-phase clocks was 6 ps at 480 MHz. The PLL chip in a 65-nm process occupies $0.038mm^2$, consumes 4.8 mW at 1.2 V. The measured rms and peak-to-peak output jitters are 8.6 ps and 45 ps, respectively.

• 전기전자학회논문지
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• 제27권4호
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• pp.573-578
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• 2023

본 논문에서는 고성능 디지털 위상 고정 루프(DPLL)에 적용 가능한 새로운 잠금 기법을 소개한다. 이 연구는 LC 기반 디지털 제어 발진기(DCO)에서 발생하는 양자화 오류를 줄이기 위해 추가 서모미터 코드를 사용한다. 본 방식은 전체 DCO 코드를 서모미터 방식으로 구현하지 않음에도 불구하고 높은 선형성을 통해 양자화 오류를 감소시킨다. 초기 잠금 단계에서 바이너리 코드를 사용하고, 잠금이 완료되면 서모미터 코드로 전환하여 높은 주파수 대비 선형성과 낮은 지터 특성을 달성한다. 이 접근법은 낮은 DCO 이득(Kdco) 값을 요구하는 응용에서 서모미터 코드만을 사용하는 기존 방식과 비교하여 스위치의 수를 현저히 줄이고 발진기의 면적을 최소화한다. 또한, 지터 특성은 서모미터 코드만을 사용하는 방식과 동일한 수준을 유지한다. SystemVerilog 및 Verilog HDL을 사용한 모델링과 RTL 수준에서의 설계를 통해 이 기법의 효과가 입증되었다.

• 전기학회논문지
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• 제59권5호
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• pp.1005-1009
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• 2010

This paper presents a digitally-controlled filter calibration technique for biquad RC filter using self oscillation. The biquad RC filter is converted to a fully-differential ring oscillator by changing its resistor connections, where the oscillation frequency reflects the cut-off frequency. The proposed calibration circuit measures the oscillation frequency by counting with a fixed higher-frequency clock and then tunes it to a desired frequency with a digital frequency-locked loop including a PI controller. Because the proposed circuit directly measures the cut-off frequency of the filter itself and calibrates it with the small area digital circuits, the area and the power consumption are much small compared with conventional works. When it is implemented in a 65nm CMOS process, the calibration circuit except the filter consumes the area of 80um X 50um and power consumption is 443uA at 1.2 V supply voltage.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2008년도 하계종합학술대회
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• pp.439-440
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• 2008

A high-speed DCO is proposed that uses the negative-skewed delay scheme. The DCO consists of a ring of inverters with each PMOS transistor driven from the output of 3 earlier stage through a set of minimum-sized pass-transistors. The digitization of negative-skewed delay is achieved by selecting pass-transistors turned on and digitizing the gate voltages of the selected pass-transistors. The proposed 7-stage DCO has been simulated using 1.8V, $0.18\;{\mu}m$ TSMC CMOS process to obtain a resolution of 3ps and an operation range of 2.88-5.03GHz.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제14권9호
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• pp.939-947
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• 2008

The GPS tracking loop consists of three parts in general: discriminator, loop filter and DCO (Digitally Controlled Oscillator). The loop filter is the main part of the tracking loop designed to ensure a good tracking performance. Generally, the loop filter is designed using classical PI(Proportional Integral) control. Although the carrier Doppler and code Doppler are generated by the same relative movement between the satellite and the user, often, the loop filters for each tracking loop are designed separately and independently. Sometimes, they are used in a combined manner such as carrier aided code tracking, FLL assisted PLL, etc. For better GPS signal tracking, we need to design the FLL/PLL/DLL altogether optimally. The purpose of this paper is to design a GPS receiver tracking loop based on the Kalman filter in a combined manner. Also, the proposed GPS receiver tracking loop is compared with a conventional tracking loop in terms of the transfer function and the DCO input. This paper shows that conventional tracking loop is equal to the Kalman filter based tracking loop.

• 전기전자학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.322-327
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• 2012

본 논문은 이진 위상-주파수 검출기와 카운터를 사용한 새로운 위상-디지털 변환기 구조의 디지털 위상 고정 루프 회로를 제안하였다. 제안한 디지털 위상 고정 루프 회로는 위상-디지털 변환기, 디지털 루프, 디지털 제어 발진기(DCO)로 구성되어 있다. 제안된 위상-디지털 변환기 구조는 일반적인 시간-디지털 변환기(TDC)를 사용하지 않고, 이진 위상 주파수 검출기와 카운터를 사용함으로써 단순한 구조와 적은 면적으로 소비전력을 감소하는 장점을 갖는다. CMOS 0.18um 공정을 사용하여 1.0GHz에서 2.2GHz에 동작하는 디지털 위상 고정 루프 회로를 설계하였고 칩 면적은 $0.096mm^2$을 차지한다. 시뮬레이션 결과 전력소비는 1.65GHz 동작시 16.2mW로 나타났다.