• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제34권6호
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• pp.416-425
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• 2021

In the 4^th industrial age, electronic devices are becoming smaller and lighter with a low power consumption to overcome spatial limitation. The piezoelectric energy harvesters can convert mechanical kinetic energy into electric energy; thus, enabling the operation of small electronic devices. Recently, various piezoelectric harvesters have been reported and the electric output from these harvesters could be anticipated by theoretical analysis methods. For example, COMSOL Multiphysics software provides a theoretical simulation of piezoelectric effect with a combination of mechanical and electrical phenomena in the piezoelectric materials. This article introduces a brief modeling of piezoelectric harvester to investigate mechanical stress and electrical output of harvesting devices by the COMSOL Multiphysics software.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제37권5호
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• pp.465-475
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• 2024

Due to changes in the form factor of display panels and touch screen panels in various devices, capacitive touch systems have evolved to address various issues such as low power consumption, noise immunity, and small chip size. Furthermore, some devices have applications that use a stylus. Since the stylus operates similarly to a finger touch, it encounters similar issues. Recent research trends focus on addressing key issues such as noise, which is primarily caused by the self-capacitor formed between the display cathode and the touch screen panel. In this paper, Various research papers discussing methods to eliminate external noise will be reviewed. These advancements enhance noise immunity in touch systems, making it easier to use thinner and more flexible panels. These progress make touch technology more versatile and reliable in various applications.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제43권12호
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• pp.65-73
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• 2006

본 논문에서는 각종 지능형 센서, control system 및 battery-powered system 응용과 같이 고해상도, 저전력 및 소면적을 동시에 요구하는 시스템을 위한 14b 200KS/s $0.87mm^2$ 1.2mW 0.18um CMOS 알고리즈믹 A/D 변환기 (ADC)를 제안한다. 제안하는 ADC는 요구되는 해상도 및 속도 사양을 만족시키면서, 동시에 면적을 최소화하기 위해 입력단 샘플-앤-홀드 앰프를 전혀 사용하지 않는 알고리즈믹 구조를 채택하였으며, 전체 ADC의 전력소모를 최소화하기 위해 핵심 아날로그 회로 부분에는 향상된 스위치 기반의 바이어스 전력 최소화 기법을 제안하였고, multiplying D/A 변환기에는 클록 선택적인 샘플링 커패시터스위칭 기법을 적용하였다. 또한, 초저전력 온-칩 기준 전류 및 전압 발생기를 제안하여 전체 ADC의 전력소모를 최소화하였다. 제안하는 시제품 ADC는 0.18um 1P6M CMOS 공정으로 제작되었으며, 측정된 DNL 및 INL은 각각 최대 0.98LSB 및 15.72LSB 수준을 보인다. 또한, 200KS/s의 동작 속도에서 SNDR 및 SFDR이 각각 최대 54dB, 69dB이고, 전력 소모는 1.8V 전원 전압에서 1.2mW이며 제작된 ADC의 칩 면적은 $0.87mm^2$이다

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제37권1호
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• pp.75-82
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• 2000

본 논문에서는 새로운 16비트 저전력 ALU(Arithmetic Logic Unit) 구조 및 회로를 제안하여 트랜지스터 레벨로 설계, 제작 및 테스트하였다. 설계한 ALU는 16개의 명령어를 수행하며 2단계 파이프라인 구조를 가진다. 제안한 ALU는 switched capacitance를 줄이기 위해 논리연산시에는 덧셈기가 스위칭하지 않도록 하였으며, P(propagation)블록의 출력을 듀얼버스(dual bus)구조로 하였다. 또한 이와 같은 ALU구조를 위한 새로운 효율적인 P 및 G(generation)블록을 제안하였다. 그 외에 저전력 실현을 위하여 ELM덧셈기, 이중모서리 천이 플립플롭double-edge triggered flip-flop) 및 조합형 논리형태(combination of logic style)을 사용하여 ALU를 구현하였다. 모의실험결과, 제안한 구조는 기존의 구조$^{[1.2]}$에 비교하여 수행되는 산술연산의 사용횟수에 대하여 논리연산의 사용횟수가 증가할수록 전력감축의 효과가 증가하였다. 수행되는 산술연산 대 논리연산의 전형적인 비율을 7:3이라고 가정할 때, 제안한 구조는 기존 구조에 비해서 12.7%의 전력감축을 보였다. 설계한 ALU는 0.6${\mu}m$ 단일폴리, 삼중금속 CMOS 공정으로 제작하였다. 칩 테스트 결과 최대동작 주파수는 53MHz로 동작하였고 전력소모는 전원전압 3.3 V, 동작 주파수 50MHz에서 33mW를 소모하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제8권2호
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• pp.43-48
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• 2001

Economical consumption of energy, longer life of lamps, higher lighting comfort and new aesthetic of illumination is subject of numerous research and development works. The halogen lamps are an example of positive solution some of above mentioned problems. The electronic transformers are more frequent used for their supply. In comparison with conventional transformers they have less weight, less volume and 60% less power losses. Their advantages are particular visible, when the hybrid technique is applied. The paper presents the results of engineering research and development works carried out in Private Institute of Electronic Engineering, in R. & D. Center for Hybrid Microelectronics and Resistors and in Technical School of Communications in Krakow, in the field of the design and exploitation tests of hybrid converters 220V AC /12V DC (electronic transformers) and electronic ballasts destined for the supply of halogen lamps 20W to 150W and fluorescent lamps respectively. To perform the converters, thick film technology and surface mount technology were used. For the protection of converter electronic circuit the thick film temperature sensor and transistors were applied. Moreover the paper presents the base application circuits of elaborated converters, their technical parameters and exploitation results. The development perspectives of such domain of hybrid circuits are also discussed.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제13권5호
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• pp.2357-2380
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• 2019

In this paper, we investigate the impact of hardware impairments (HWIs) on the performance of a downlink massive MIMO system. We consider a single-cell system with maximum ratio transmission (MRT) as precoding scheme, and with all the HWIs characteristics such as phase noise, distortion noise, and amplified thermal noise. Based on the system model, we derive closed-form expressions for a typical user data rate under two scenarios: when a common local oscillator (CLO) is used at the base station and when separated oscillators (SLOs) are used. We also derive closed-form expressions for the downlink transmit power required for some desired per-user data rate under each scenario. Compared to the conventional system with ideal transceiver hardware, our results show that impairments of hardware make a finite upper limit on the user's downlink channel capacity; and as the number of base station antennas grows large, it is only the hardware impairments at the users that mainly limit the capacity. Our results also show that SLOs configuration provides higher data rate than CLO at the price of higher power consumption. An approach to minimize the effect of the hardware impairments on the system performance is also proposed in the paper. In our approach, we show that by reducing the cell size, the effect of accumulated phase noise during channel estimation time is minimized and hence the user capacity is increased, and the downlink transmit power is decreased.

• 방송공학회논문지
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• 제18권6호
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• pp.884-894
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• 2013

최근 지구 온난화에 따른 이산화탄소 배출량 감소 및 에너지 절약을 위하여 방송통신 기술 역시 에너지를 절약을 위한 연구가 시작되고 있다. 특히 방송통신 시스템의 전체 소비 에너지는 기지국에서 87.5%이상 차지하고 있지만 물리계층에서 에너지 효율성에 관한 연구는 전송용량을 총 전력 단일 상수로 나누어 분석하기 때문에 실제적인 에너지 특성을 분석하는데 문제점이 많다. 본 논문은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 실제 증폭기에 사용되는 트랜지스터의 특성과 신호 모델에 관하여 간략히 소개한다. 이는 에너지 효율적인 방송통신 시스템을 설계하는데 이용 가능한 비선형 증폭기의 신호모델 그리고 증폭기의 특성을 고려한 기지국의 총 전력 사용량까지 포함하여 효율적인 에너지 효율을 계산하는 데 중요한 이해를 제시한다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제12권3호
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• pp.273-281
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• 2019

국가 총에너지 소비량 중 건축물에서 소비하는 에너지는 전체의 10% 이상을 차지고 있다. 이러한 이유로 우리나라는 2025년부터 제로에너지 건물 의무화 정책을 채택하였고, 결국 건축물 에너지 절감 기술에 대한 연구가 요구되고 있다. 건축물 중 빌딩의 에너지 소비 형태를 분석해보면 조명 및 냉난방 에너지가 전체 에너지 소비량의 60% 이상을 차지하고 있는데, 이는 태양광 취득률 및 창문의 개폐 운용과 직접적인 연관이 있다. 본 논문에서는 건축물에너지 관리시스템에 취득 정보를 전송하기 위한 창호용 저전력 IoT 센서 모듈을 개발하기 위해 연구를 진행하였다. 이 모듈은 외부 환경 및 창문 개폐 상태 정보를 실시간으로 빌딩 에너지 관리 시스템에 전송하여 능동적으로 에너지 절감 조치를 취할 수 있게 네트워크를 구성하였다. 모듈에 사용되는 전력은 하베스트 에너지 중 태양광 발전을 이용한 독립적인 전원으로 설계하였다. 전원은 Buck 컨버터를 적용하여 MPPT 제어를 통해 리튬이온 배터리에 4V로 충전하는 방식으로 효율은 약 85.87%이다. 통신은 WiFi 방식을 적용하여 실시간으로 전송할 수 있도록 구성하였다. 모듈의 소비전력 저감을 위해 하드웨어 및 소프트웨어 측면에서 분석하여 저전력 IoT 센서 모듈을 구현에 대한 연구를 진행하였다.

• 전자공학회논문지C
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• 제34C권5호
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• pp.1-17
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• 1997

With the increasing performance and density of VLSI scircuits as well as the popularity of portable devices such as personal digital assitance, power consumption has emerged as an important issue in the design of electronic systems. Low power design techniqeus have been pursued at all design levels. However, it is more effective to attempt to reduce power dissipation at higher levels of abstraction which allow wider view. In this paper, we propose a simultaneous scheduling and binding scheme which increases the correlation between cosecutive inputs to an operation so that the switched capacitance of execution units is reduced in datapath-dominated circuits. The proposed method is implemented and integrated into the scheduling and assignment part of HYPER synthesis environment. Compared with original HYPER synthesis system, average power saving of 23.0% in execution units and 14.2% in the whole circuits, ar eobtained for a set of benchmark examples.

• 한국정보기술학회 영문논문지
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• 제8권2호
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• pp.59-67
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• 2018

The minimum power supply voltage of a typical bandgap current reference (BGCR) is limited by operating temperature and input common mode range (ICMR) of a feedback amplifier. A new BGCR using a bandgap voltage generator (BGVG) is proposed to minimize the effect of temperature, supply voltage, and process variation. The BGVG is designed with proportional to absolute temperature (PTAT) characteristic, and a feedback amplifier is designed with weak-inversion transistors for low voltage operation. It is verified with a $0.18-{\mu}m$ CMOS process with five corners for MOS transistors and three corners for BJTs. The proposed circuit is superior to other reported current references under temperature variation from $-40^{\circ}C$ to $120^{\circ}C$ and power supply variation from 1.2 V to 1.8 V. The total power consumption is $126{\mu}W$ under the conditions that the power supply voltage is 1.2 V, the output current is $10{\mu}A$, and the operating temperature is $20^{\circ}C$.