• 대한전자공학회논문지SD
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• 제46권8호
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• pp.79-85
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• 2009

본 논문에서는 온도 및 공정 보상 전류 미러(temperature and process compensation current mirror: TPC-CM)를 이용한 정밀 전류 레퍼런스를 제안하였다. 온도 변화에 영향을 받지 않는 기준 전류는 절대 온도에 비례하여 증가하는 PTAT (proportional to absolute temperature) 전류와 온도에 반비례하여 감소하는 CTAT(complementary to absolute temperature) 전류의 합으로 생성된다. 그러나 온도 계수(temperature coefficient)와 기준 전류의 크기는 공정 변화에 크게 영향을 받는다. 이런 공정 변화를 보정하기 위하여, 제안된 TPC-CM에서는 온도 계수와 기준 전류의 크기를 조절하는 두 개의 이진 가중치 전류 미러(binary weighted current mirror)를 이용하였다. 제작된 각 칩마다 PTAT 전류와 CTAT 전류를 측정한 후, 기준 전류의 크기가 온도에 상관없이 일정하도록, TPC-CM의 스위치 코드를 결정하고 그 값을 비휘발성 메모리에 저장한다. 시뮬레이션에서 TPC-CM는 공정변화 영향을 19.7%에 서 0.52%로 줄였다. 제안된 전류 레퍼런스는 3.3V 0.35um CMOS 공정을 이용하여 제작되었으며, 측정된 칩의 기준 전류 변화율은 $20^{\circ}$C${\sim}$100$^{\circ}$C에서 0.42%였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.378-384
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• 2013

본 논문에서는 칩 내부의 온도를 측정하기 위한 CMOS 온도 센서가 제안된다. 제안하는 온도 센서는 칩 내부의 온도에 비례하는 전압을 생성하는 proportional-to-absolute-temperature (PTAT) 회로와 디지털 인터페이스를 위한 4-비트 아날로그-디지털 변환기로 구성된다. 소면적을 가지는 PTAT 회로는 CMOS 공정에서 vertical PNP 구조를 이용하여 설계된다. 온도변화에 둔감한 저전력 4-비트 아날로그-디지털 변환기를 구현하기 위해 아날로그 회로를 최소로 사용하는 축차근사형 아날로그-디지털 변환기가 이용되며, 이를 위해 커패시터-기반 디지털-아날로그 변환기와 시간-도메인 비교기를 이용한다. 제안된 온도 센서는 2.5V $0.25{\mu}m$ 1-poly 6-metal CMOS 공정에서 제작되었고, $50{\sim}150^{\circ}C$ 온도 범위에서 동작한다. 구현된 온도 센서의 면적과 전력 소모는 각각 $130{\times}390{\mu}m^2$과 $868{\mu}W$이다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2011년도 추계학술대회
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• pp.448-451
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• 2011

SoC에서 칩 내부의 온도를 측정하기 위한 proportional-to-absolute-temperature (PTAT) 회로와 sensing 된 아날로그 신호를 디지털로 변환하기 위해 4-bit analog-to-digital converter (ADC)로 구성된 temperature sensor를 제안한다. CMOS 공정에서 vertical PNP 구조를 이용하여 PTAT 회로가 설계되었다. 온도변화에 둔감한 ADC를 구현하기 위해 아날로그 회로를 최소로 사용하는 successive approximation (SA) ADC가 이용되었다. 4-bit SA ADC는 capacitor DAC와 time-domain 비교기를 이용함으로 전력소모를 최소화하였다. 제안된 temperature sensor는 2.5V $0.25{\mu}m$ 1-poly 9-metal CMOS 공정을 이용하여 설계되었고, $50{\sim}150^{\circ}C$ 온도 범위에서 동작한다. Temperature sensor의 면적과 전력 소모는 각각 $130{\times}390\;um^2$과 868 uW이다.

• 정보통신설비학회논문지
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• 제9권4호
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• pp.141-146
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• 2010

In this paper, bandgap reference PTAT(Proportional to Absolute Temperature) circuit and flexible gain control of LNA(Low Noise Amplifier) which is usable in Zigbee system of 2.4GHz band are designed by TSMC $0.18{\mu}m$ CMOS library. PTAT bandgap reference circuit is proposed to minimize the instability of CMOS circuit which may be unstable in temperature changes. This circuit is designed such that output voltage remains within 1.3V even when the temperature varies from $-40^{\circ}C$ to $-50^{\circ}C$ when applied to the gate bias voltage of LNA. In addition, the LNA is designed to be operated on 2.4GHz which is applicable to Zigbee system and able to select gains by changing output impedance using 4 NMOS operated switches. The simulation result shows that achieved gain is 14.3~17.6dB and NF (Noise Figure) 1.008~1.032dB.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제17권1호
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• pp.29-34
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• 2017

A CMOS-based temperature sensor is proposed for low-voltage and low-power on-chip thermal monitoring applications. The proposed temperature sensor converts a proportional to absolute temperature (PTAT) current to a PTAT frequency using an integrator and hysteresis comparator. In addition, it operates in the subthreshold region, allowing reduced power consumption. The proposed temperature sensor was fabricated in a standard 90 nm CMOS technology. Measurement results of the proposed temperature sensor show a temperature error of between -0.81 and $+0.94^{\circ}C$ in the temperature range of 0 to $70^{\circ}C$ after one-point calibration at $30^{\circ}C$, with a temperature coefficient of $218Hz/^{\circ}C$. Moreover, the measured energy of the proposed temperature sensor is 36 pJ per conversion, the lowest compared to prior works.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2008년도 하계종합학술대회
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• pp.593-594
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• 2008

In this article, process voltage temperature (PVT) compensated on-chip oscillator is implemented by using proportional to absolute temperature (PTAT) circuit and process compensator. Process compensator circuit based on current subtracter and PTAT circuit are proposed for compensation of oscillation frequency to cope with process variation and temperature variation. All circuit can operate in the range of $3.5{\sim}5\;V$ supply voltage. It can be applied to PVT insensitive low frequency clock reference generator.

• 전기전자학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.192-195
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• 2016

본 논문에서는 저항과 BJT를 사용하지 않고 sub-threshold 영역에서 동작하는 저전압, 저전력 기준전압 발생기를 설계하였다. CTAT 전압 발생기는 두 개의 NMOS 트랜지스터를 이용하여 구성하였고, 충분한 영역의 CTAT 전압을 발생시키기 위해 바디 바이어스 회로를 이용하였다. PTAT 전압 발생기는 PTAT 전압을 생성하기 위해 MOS 트랜지스터 입력 쌍의 서로 다른 사이즈 비를 이용하는 차동증폭기 형태로 구성하였다. 제안한 회로는 $0.18-{\mu}m$ 표준 CMOS 공정으로 설계되었다. 시뮬레이션 결과로 290mV의 출력 기준 전압을 가지며, -$20^{\circ}C$ 에서 $120^{\circ}C$의 온도 변화에서 92 ppm/$^{\circ}C$의 전압 변화 지수와 전원전압 0.63V에서 15.7nW의 소모 전력을 갖는 것을 확인하였다.

• 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 $20^{\circ}C$.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 1998년도 추계종합학술대회 논문집
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• pp.655-658
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• 1998

CMOS Reference Voltage Generator(RVG) is designed to possible CMOS process without additional process steps. It is possible to compensate the temperature of RVG by using PTAT(proportional to the absolute temperature). Temperature compensation is profitable because $\mun$ (electron mobility) is used. When VDD sweeps from 3V to 7V, variation ratio of Vref is 0.3125mV/V. Also temperature variation ratio of Vref is $047.1ppm/^{\circ}C$ during sweeping from $0^{\circ}C$ to $100^{\circ}C.$ Power Consumption is $50.3\muW.$

• 한국정보통신학회논문지
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• 제14권4호
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• pp.917-922
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• 2010

본 논문에서는 혼성모드 집적회로에서 이용 가능한 저전력 듀얼모드 CMOS 전류원 회로를 제안한다. MOS 소자의 전자이동도가 온도변화에 반비례하는 음의 온도계수 생성회로와 비례하는 양의 온도계수 생성회로의 합을 통해 변화하는 외부 온도에 독립적인 특성을 갖는 방식을 이용하였다. 특히, 두 개 이상의 출력을 얻어낼 수 있는 듀얼 출력단을 통해 정전류원을 얻을 수 있었다. 전류 분배를 통해 얻을 수 있는 듀얼모드 출력 전류값을 통해 차동 입출력 구조의 소자 및 필터 설계 등 아날로그 회로 영역에서 응용가능하며, 더불어 다양한 서브 블록 시스템 동작에 활용할 수 있는 유용한 특성을 지니고 있다. 저전압 저전력 특성을 보유하고 있는 제안된 전류원 회로는 2V 공급 전압하에서 0.84mW의 전력 소모값을 나타내었으며, 최종 출력값은 각각 $0.38{\mu}A/^{\circ}C$와 $0.39{\mu}A/^{\circ}C$의 변화율을 보여주었다. 제안된 회로는 $0.18{\mu}m$ n-well CMOS 공정을 이용하여 hspice 시뮬레이션 하였다.