• 대한전자공학회논문지SD
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• 제42권12호
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• pp.53-60
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• 2005

본 논문에서는 저 전력 멀티미디어 응용을 위한 10b 100 MS/s $1.4\;mm^2$ CMOS A/D 변환기(ADC)를 제안한다. 제안하는 ADC는 해상도 및 속도 사양을 만족시키면서, 면적 및 전력 소모를 최소화하기 위해 기존의 다단 구조가 아닌 2단 파이프라인 구조를 사용하였다. 그리고 10 비트 해상도에서 1.2 Vp-p의 단일 및 차동 입력 신호 처리 대역폭을 넓히기 위해 입력 샘플-앤-홀드 증폭기에는 게이트-부트스트래핑 회로를 적용하며, 6 비트 해상도를 필요로 하는 두 번째 단의 flash ADC에는 오픈-루프 오프셋 샘플링 기법을 적용하였다. 또한 커패시터 등 소자 부정합에 의해 해상도에 크게 영향을 줄 수 있는 MDAC의 커패시터에는 3차원 완전 대칭 구조를 갖는 레이아웃 기법을 제안하였다. 기준 전류/전압 발생기는 온-칩으로 집적하여 잡음 에너지를 줄였으며, 필요시 선택적으로 다른 크기의 기준 전압을 외부에서 인가하도록 설계하였다. 제안하는 10b 시제품 ADC는 0.18 um CMOS 공정으로 제작되었고, 측정된 DNL 및 INL은 각각 0.59 LSB, 0.77 LSB 수준을 보여준다. 또한 100 MS/s의 샘플링 속도에서 SNDR 및 SFDR이 각각 54 dB, 62 dB 수준을 보였으며, 전력 소모는 56 mW이다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제43권12호
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• pp.55-64
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• 2006

본 설계에서는 무선 랜 등 최첨단 무선 통신 및 고급영상 처리 시스템과 같이 고해상도와 높은 신호처리속도, 저전력 및 소면적을 동시에 요구하는 고성능 집적시스템 응용을 위해 기존의 보정기법을 사용하지 않는 14b 70MS/s 0.13um CMOS A/D 변환기(Analog-to-Digital Converts- ADC)를 제안한다. 제안하는 がU는 중요한 커패시터 열에 인접신호에 덜 민감한 3차원 완전 대칭 구조의 레이아웃 기법으로 소자 부정합에 의한 영향을 최소화하였고, 3단 파이프라인 구조로 고해상도와 높은 신호처리속도와 함께 전력 소모 및 면적을 최적화하였다. 입력 단 SHA 회로에는 Nyquist 입력에서도 14비트 이상의 정확도로 신호를 샘플링하기 위해 게이트-부트스트래핑 (gate-bootstrapping) 회로를 적용함과 동시에 트랜스컨덕턴스 비율을 적절히 조정한 2단 증폭기를 사용하여 14비트에 필요한 높은 DC전압 이득을 얻음과 동시에 충분한 위상 여유를 갖도록 하였으며, 최종 단 6b flash ADC에는 6비트 정확도 구현을 위해 2단 오픈-루프 오프셋 샘플링 기법을 적용하였으며, 기준 전류 및 전압 발생기는 온-칩으로 집적하여 잡음을 최소화하면서 필요시 선택적으로 다른 크기의 기준 전압 값을 외부에서 인가할 수 있도록 하였다. 제안하는 시제품 ADC는 0.13um CMOS 공정으로 요구되는 2.5V 전원 전압 인가를 위해 최소 채널길이는 0.35um를 사용하여 제작되었으며, 측정된 DNL 및 INL은 14비트 해상도에서 각각 0.65LSB, 1.80LSB의 수준을 보이며, 70MS/s의 샘플링 속도에서 최대 SNDR 및 SFDR은 각각 66dB, 81dB를 보여준다. 시제품 ADC의 칩 면적은 $3.3mm^2$이며 전력 소모는 2.5V 전원 전압에서 235mW이다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권3호
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• pp.60-68
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• 2008

본 논문에서는 10비트 해상도를 가지면서 0.5V부터 1.2V까지의 전원 전압에서 10MS/s 이상 100MS/s 까지 재구성이 가능한 저전력 2단 파이프라인 ADC를 제안한다. 제안하는 ADC는 0.5V의 전원 전압 조건에서도 10비트 해상도를 얻기 위해 입력단 SHA 회로에는 낮은 문턱 전압을 가지는 소자를 사용한 게이트-부트스트래핑 기법 기반의 샘플링 스위치를 사용하였으며, SHA 회로와 MDAC 회로에 사용된 증폭기에도 넓은 대역폭을 얻기 위해 입력단에는 낮은 문턱 전압을 가지는 소자를 사용하였다. 또한 온-칩으로 집적된 조정 가능한 기준 전류 발생기는 10비트의 해상도를 가지고, 넓은 영역의 전원 전압에서 동작할 수 있도록 증폭기의 정적 및 동적 성능을 최적화시킨다. MDAC 회로에는 커패시터 열의 소자 부정합에 의한 영향을 최소화하기 위해서 인접신호에 덜 민감한 전 방향 대칭 구조의 레이아웃 기법을 제안하였다. 한편, flash ADC 회로 블록에는 비교기에서 소모되는 전력을 최소화하기 위해 스위치 기반의 바이어스 전력 최소화 기법을 적용하였다. 시제품 ADC는 0.13um CMOS 공정으로 제작되었으며, 측정된 최대 DNL 및 INL은 각각 0.35LSB 및 0.49LSB 수준을 보인다. 또한, 0.8V의 전원 전압 60MS/s의 동작 속도에서 최대 SNDR 및 SFDR이 각각 56.0dB, 69.6dB이고, 19.2mW의 전력을 소모하며, ADC의 칩 면적은 $0.98mm^2$이다.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.139-144
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• 2011

The modern digital logic technology does not yet satisfy the speed requirements of real-time DSP circuits due to synchronized operation of multiplication and accumulation. This operation degrades DSP performance. Therefore, the double-base number system (DBNS) has emerged in DSP system as an alternative methodology because of fast multiplication and hardware simplicity. In this paper, authors propose a novel multiplication architecture. One operand is an output of a flash analog-to-digital converter (ADC) in DBNS format, while the other operand is a coefficient in the IEEE standard floating-point number format. The DBNS digital output from ADC is produced through a new double base number encoder (DBNE). The multiplied output is in the format of the IEEE standard floating-point number (FPNS). The proposed circuits process multiplication and conversion together. Compared to a typical multiplier that uses the FPNS, the proposed multiplier also consumes 45% less gates, and 44% faster than the FPNS multiplier on Spartan-3 FPGA board. The design is verified with FIR filter applications.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제9권3호
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• pp.160-165
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• 2009

A 12b 2 MS/s cyclic ADC processing 3.3 Vpp single-ended rail-to-rail input signals is presented. The proposed ADC demonstrates an offset voltage less than 1 mV without well-known calibration and trimming techniques although power supplies are directly employed as voltage references. The SHA-free input sampling scheme and the two-stage switched op-amp discussed in this work reduce power dissipation, while the comparators based on capacitor-divided voltage references show a matched full-scale performance between two flash sub ADCs. The prototype ADC in a $0.18{\mu}m$ 1P6M CMOS demonstrates the effective number of bits of 11.48 for a 100 kHz full-scale input at 2 MS/s. The ADC with an active die area of $0.12\;mm^2$ consumes 3.6 m W at 2 MS/s and 3.3 V (analog)/1.8 V (digital).

• 한국통신학회논문지
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• 제40권4호
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• pp.613-618
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• 2015

본 논문은 2단 플래시 A/D 변환기를 이용한 저전력 CMOS 플래시-SAR(successive approximation register)A/D 변환기를 제안한다. 전체 회로 구조는 상위 2비트 고속 플래시 A/D 변환기, 하위 8비트 저 전력 SAR A/D 변환기로 구성되어서 데이터 변환 클럭 수를 감소시켜서 변환속도를 향상시켰다. 또한 하위 8비트를 SAR 논리회로와 커패시터 D/A 변환기를 이용하여 저 전력으로 회로를 설계하였다. 제안 된 A/D 변환기는 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정을 이용하여 구현하였고 2MS/s의 변환속도를 갖으며 9.16비트의 ENOB(effective number of bit)이 측정되었다. 면적과 전력소모는 각각 $450{\times}650{\mu}m^2$와 $136{\mu}W$이고 120fJ/step의 FoM을 갖는다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제42권6호
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• pp.1-8
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• 2005

본 논문에서는, 1.8V 6bit 2GSPS Nyquist CMOS A/D 변환기를 제안한다. 6bit의 해상도와 초고속의 샘플링과 입력 주파수를 만족시키면서 저 전력을 구현하기 위하여 Interpolation Flash type으로 설계되었다. 같은 해상도의 Flash A/D 변환기에 비해 프리앰프의 수가 반으로 줄기 때문에 작은 입력 커패시턴스를 가지며 면적과 전력소모 작게 할 수 있다. 또한 본 연구에서는 고속 동작의 문제점들을 해결하기 위하여 새로운 구조의 One-zero Detecting Encoder, Reference Fluctuation을 보정하기 위한 회로, 비교기 자체의 Offset과 Feedthrough에 의한 오차를 최소화하기 위하여 Averaging Resistor와 SNDR을 향상시키기 위한 Track & Hold, 제안하는 Buffered Reference를 설계하여 최종적으로 2GSPS Nyquist 입력의 A/D converter 출력 결과를 얻을 수가 있었다. 본 연구에서는 1.8V의 공급전압을 가지는 0.18$\mu$m 1-poly 3-metal N-well CMOS 공정을 사용하였고, 소비전력은 145mW로 Full Flash 변환기에 비해 낮음을 확인 할 수 있었다. 실제 제작된 칩은 측정결과 2GSPS에서 SNDR은 약 36.25dB로 측정되었고, Static 상태에서 INL과 DNL은 각각 $\pm$0.5LSB 로 나타났다. 유효 칩 면적은 977um $\times$ 1040um의 면적을 갖는다.

• 전자공학회논문지B
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• 제31B권7호
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• pp.42-48
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• 1994

In this paper, a low power and high speed flash Analog-to-Digital Converter using current-mode concept is proposed. Current-mode approach offers a number of advantages over conventional voltage-mode approach, such as lower power consumption small chip area improved accuracy etc. Rescently this concept was applied to algorithmic A/D Converter. But, its conversion speed is limited to medium speed. Consequently this converter is not applicable to the high speed signal processing system. This ADC is fabricated in 1.2um double metal CMOS standard process. This ADC's conversion time is measured to be 7MHz, and power consumption is 2.0mW, and differential nonlinearity is less than 1.14LSB and total harmonic distortion is -50dB. The active area of analog chip is about 350 x 550u$m^2$. The proposed ADC seems suitable for a single chip design of digital signal processing system required high conversion speed, high resolution small chip area and low power consumption.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제20권1호
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• pp.1-7
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• 2015

In this paper, a 12-bit high resolution, power and area efficiency hybrid digital pulse width modulator (DPWM) with process and temperature (PT) calibration has been proposed for digital controlled DC-DC converters. The hybrid structure of DPWM combines a 6-bit differential tapped delay line ring-mux digital-to-time converter (DTC) schema and a 6-bit counter-comparator DTC schema, resulting in a power and area saving solution. Furthermore, since the 6-bit differential delay line ring oscillator serves as the clock to the high 6-bit counter-comparator DTC, a high frequency clock is eliminated, and the power is significantly saved. In order to have a simple delay cell and flexible delay time controllability, a voltage controlled inverter is adopted to build the deferential delay cell, which allows fine-tuning of the delay time. The PT calibration circuit is composed of process and temperature monitors, two 2-bit flash ADCs and a lookup table. The monitor circuits sense the PT (Process and Temperature) variations, and the flash ADC converts the data into a digital code. The complete circuits design has been verified under different corners of CMOS 0.18um process technology node.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제48권5호
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• pp.25-33
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• 2011

본 논문에서는 CIS 응용을 위해 제한된 폭을 가지는 10비트 50MS/s 0.13um CMOS 3단 파이프라인 ADC를 제안한다. 통상 CIS에 사용되는 아날로그 회로에서는 수용 가능한 조도 범위를 충분히 확보하기 위해 높은 전원전압을 사용하여 넓은 범위의 아날로그 신호를 처리한다. 그 반면, 디지털 회로에서는 전력 효율성을 위해 낮은 전원전압을 사용하므로 제안하는 ADC는 해당 전원전압들을 모두 사용하여 넓은 범위의 아날로그 신호를 낮은 전압 기반의 디지털 데이터로 변환하도록 설계하였다. 또한 2개의 잔류 증폭기에 적용한 증폭기 공유기법은 각 단의 증폭동작에 따라 전류를 조절함으로써 증폭기의 성능을 최적화 하여 전력 효율을 더욱 향상시켰다. 동일한 구조를 가진 3개의 FLASH ADC에서는 인터폴레이션 기법을 통해 비교기의 입력 단 개수를 절반으로 줄였으며, 프리앰프를 제거하여 래치만으로 비교기를 구성하였다. 또한 래치에 입력 단과 출력 단을 분리하는 풀-다운 스위치를 사용하여 킥-백 잡음으로 인한 문제를 최소화하였다. 기준전류 및 전압회로에서는 온-칩 저 전력 전압구동회로만으로 요구되는 정착시간 성능을 확보하였으며, 디지털 교정회로에는 신호특성에 따른 두 종류의 레벨-쉬프트 회로를 두어 낮은 전압의 디지털 데이터가 출력되도록 설계하였다. 제안하는 시제품 ADC는 0.35um thick-gate-oxide 트랜지스터를 지원하는 0.13um CMOS로 제작되었으며, 측정된 DNL 및 INL은 10비트에서 각각 최대 0.42LSB, 1.19LSB 수준을 보이며, 동적 성능은 50MS/s 동작속도에서 55.4dB의 SNDR과 68.7dB의 SFDR을 보인다. 시제품 ADC의 칩 면적은 0.53$mm^2$이며, 2.0V의 아날로그 전압, 2.8V 및 1.2V 등 두 종류의 디지털 전원전압에서 총 15.6mW의 전력을 소모한다.