• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제15권3호
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• pp.149-154
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• 2014

A new CMOS analog design methodology using an independently optimized self-cascode (SC) is proposed. This idea is based on the concept of the dual-workfunction-gate MOSFETs, which are equivalent to SC structures. The channel length of the source-side MOSFET is optimized, to give higher transconductance ($g_m$) and output resistance ($r_{out}$). The highest $g_m$ and $r_{out}$ of the SC structures are obtained by independently optimizing the channel length ratio of the SC MOSFETs, which is a critical design parameter. An operational amplifier (OPAMP) with the proposed design methodology using a standard digital $0.18-{\mu}m$ CMOS technology was designed and fabricated, to provide better performance. Independently $g_m$ and $r_{out}$ optimized SC MOSFETs were used in the differential input and output stages, respectively. The measured DC gain of the fabricated OPAMP with the proposed design methodology was approximately 18 dB higher, than that of the conventional OPAMP.

• ETRI Journal
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• 제33권3호
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• pp.366-373
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• 2011

In this paper, we propose a low-power all-digital phase-locked loop (ADPLL) with a wide input range and a high resolution time-to-digital converter (TDC). The resolution of the proposed TDC is improved by using a phase-interpolator and the time amplifier. The phase noise of the proposed ADPLL is improved by using a fine resolution digitally controlled oscillator (DCO) with an active inductor. In order to control the frequency of the DCO, the transconductance of the active inductor is tuned digitally. The die area of the ADPLL is 0.8 $mm^2$ using 0.13 ${\mu}m$ CMOS technology. The frequency resolution of the TDC is 1 ps. The DCO tuning range is 58% at 2.4 GHz and the effective DCO frequency resolution is 0.14 kHz. The phase noise of the ADPLL output at 2.4 GHz is -120.5 dBc/Hz with a 1 MHz offset. The total power consumption of the ADPLL is 12 mW from a 1.2 V supply voltage.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2006년도 하계종합학술대회
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• pp.553-554
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• 2006

In this paper, 77 GHz CPW power amplifier MMIC, which are consisted of a 2 stage driver stage and a power stage employing $8{\times}50um$ gate width, have been successfully developed by using 120nm $In_{0.4}AlAs/In_{0.35}GaAs$ Metamorphic high electron mobility transistors (MHEMTs). The devices show an extrinsic transconductance $g_m$ of 660 mS/mm, a maximum drain current of 700 mA/mm, and a gate drain breakdown voltage of -8.5 V. A cut-off frequency ($f_T$) of 172 GHz and a maximum oscillation frequency ($f_{max}$) of over 300 GHz are achieved. The fabricated PA exhibited high power gain of 20dB only with 3 stages. The output power is measured to be 12.5 dBm.

• 전자공학회논문지SC
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• 제37권1호
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• pp.40-48
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• 2000

저전압 저전력 신호 처리를 위한 새로운 바이폴라 선형 트랜스컨덕터와 이것을 이용한 연산 트랜스컨덕턴스 증폭기를 제안한다. 이 트랜스컨덕터는 이미터 디제네레이션 저항을 갖는 npn 차동쌍과 이 차동쌍에 직렬로 연결된 pnp 차동쌍으로 구성된다. 이 구성에서 넓은 선형성과 온도 안정성을 위해 pnp 차동쌍의 바이어스 전류는 npn 차동쌍의 출력 전류를 사용하고 있다. 제안한 OTA는 선형 트랜스컨덕터와 세 개의 전류 미러를 갖는 트랜스리니어 전류 셀로 구성된다. 제안된 트랜스컨덕터는 종래의 그것과 비교하였을 때 우수한 선형성과 저전압 저전력 특성을 갖는다. 실험 결과, 50 ${\mu}S$의 트랜스컨덕턴스를 갖는 트랜스컨덕턴스가 공급 전압 ${\pm}$3V에서 입력 전압 범위가 -2V에서 +2V 사이에 ${\pm}$0.06% 보다 작은 선형 오차를 갖는다. 전력 소비는 2.44 mW이다. 25 ${\mu}S$의 트랜스컨덕턴스를 갖는 OTA 시작품을 바이폴라 트렌지스터 어레이를 가지고 만들었다. OTA의 선형성은 제안한 트랜스컨덕터와 같다. OTA 회로는 또한 0.5 S/A의 감도로 바이어스 전류 변화에따라 4-디케이드(decade)에 걸쳐서 선형적인 트랜스컨덕턴스를 갖는다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권7호
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• pp.1303-1310
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• 2016

본 논문에서는 전원전압 0.5V의 심전도 검사기(ECG)를 설계하고 칩으로 제작하여 성능을 확인하였다. ECG는 계측 증폭기, 6차 gm-C 저역 통과 필터 그리고 가변이득증폭기로 구성되어 있다. 계측증폭기는 이득이 34.8dB, 6차 gm-C 저역 통과 필터는 400Hz의 차단주파수를 가지게 설계되었다. 저역 통과 필터의 연산 트랜스컨덕턴스 증폭기는 저전압 동작을 위하여 차동 바디 입력 방법을 사용하였다. 가변이득증폭기의 이득 범위는 6.1~26.4dB로 설계되었다. 설계된 심전도 검사기는 TSMC $0.18{\mu}m$ CMOS 공정을 이용하여 $858{\mu}m{\times}580{\mu}m$의 칩크기로 제작되었다. 측정은 입력 신호를 포화시키지 않도록 외부 연결 저항을 조절하여 이득을 낮춘 상태에서 진행한바, 중간 주파수 이득 28.7dB, 대역폭은 0.5 - 630Hz을 얻었으며, 전원전압 0.5V에서 동작함을 확인하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권8호
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• pp.48-53
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• 2008

본 논문에서는 100 nm InGaAs/InAlAs/GaAs metamorphic HEMT (high electron mobility transistor)를 이용하여 94 GHz 대역 응용에 적용 가능한 MMIC (millimeter-wave monolithic integrated circuit) 저잡음 증폭기를 구현하였다. 94 GHz MMIC 저잡음 증폭기 구현을 위하여 제작된 $100nm\times60{\mu}m$ MHEMT의 측정결과, 655 mA/mm의 드레인 전류 밀도, 720 mS/mm의 최대전달컨덕턴스를 얻었으며, RF 특성으로 전류이득차단주파수는 195 GHz, 최대공진주파수는 305 GHz의 양호한 성능을 나타내었다. 구축된 MHEMT와 CPW 라이브러리를 이용하여 구현된 MMIC 저잡음 증폭기의 측정결과, 94 GHz에서 $S_{21}$ 이득은 14.8 dB, 잡음지수는 4.6 dB의 우수한 특성을 얻었다. 전체 칩의 크기는 $1.8mm\times1.48mm$이다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제42권8호
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• pp.53-60
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• 2005

최근 낮은 기가비트급 광통신 집적회로의 구현에 sub-micron CMOS 공정이 적용되고 있다. 본 논문에서는 표준 0.35mm CMOS 공정을 이용하여 4채널 3.125Gb/s 차동 전치증폭기 어레이를 구현하였다. 설계한 각 채널의 전치증폭기는 차동구조로 regulated cascode (RGC) 설계 기법을 이용하였고, 액티브 인덕터를 이용한 인덕티브 피킹 기술을 이용하여 대역폭 확장을 하였다 Post-layout 시뮬레이션 결과, 각 채널 당 59.3dBW의 트랜스임피던스 이득, 0.5pF 기생 포토다이오드 캐패시턴스에 대해 2.450Hz의 -3dB 대역폭, 그리고 18.4pA/sqrt(Hz)의 평균 노이즈 전류 스펙트럼 밀도를 보였다. 전치증폭기 어레이의 공급전원은 단일전압 3.3V 이고, 전력소모는 92mw이다. 이는 4채널 RGC 전치증폭기 어레이가 저전력, 초고속 광인터컨넥트 분야에 적합함을 보여준다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제24권2호
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• pp.128-135
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• 2013

본 논문에서는 Si가 도핑된 Modulation-doped AlGaN/GaN 이종 접합 구조를 가지는 전력증폭기용 MISHFET 소자를 제작하였다. 제작된 GaN TR 소자는 6H-SiC(0001)의 Substrate 위에 성장시켰으며, 180 nm의 gate length를 가진다. 제작된 소자를 측정한 결과, 837 mA/mm의 최대 드레인 전류 특성, 177 mS/mm의 $g_m$(Tranconductance)을 가지며, $f_T$는 45.6 GHz, $f_{MAX}$는 46.5 GHz로 9.3 GHz에서 1.54 W/mm의 전력 밀도와 40.24 %의 PAE를 가지는 것으로 확인되었다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2006년도 하계종합학술대회
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• pp.227-228
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• 2006

In this paper, we introduce the design and fabrication of 60 GHz low noise amplifier MMIC for IEEE802.15.3c WPAN system. The 60 GHz LNA was designed using ETRI's $0.12{\mu}m$ PHEMT process. The PHEMT shows a peak transconductance ($G_{m,peak}$) of 500 mS/mm, a threshold voltage of -1.2 V, and a drain saturation current of 49 mA for 2 fingers and $100{\mu}m$ total gate width (2f100) at $V_{ds}$=2 V. The RF characteristics of the PHEMT show a cutoff frequency, $f_T$, of 97 GHz, and a maximum oscillation frequency, $f_{max}$, of 166 GHz. The performances of the fabricated 60 GHz LNA MMIC are operating frequency of $60.5{\sim}62.0\;GHz$, small signal gain ($S_{21}$) of $17.4{\sim}18.1\;dB$, gain flatness of 0.7 dB, an input reflection coefficient ($S_{11}$) of $-14{\sim}-3\;dB$, output reflection coefficient ($S_{22}$) of $-11{\sim}-5\;dB$ and noise figure (NF) of 4.5 dB at 60.75 GHz. The chip size of the amplifier MMIC was $3.8{\times}1.4\;mm^2$.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제41권12호
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• pp.7-12
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• 2004

본 논문에서는 0.1 $\mum$ InGaAs/InAlAs/GaAs Metamorphic HEMT (High Electron Mobility Transistor)를 이용하여 DC~45 GHz 대역의 광대역 MIMIC(Millimeter-wave Monolithic Integrated Circuit) 분산 증폭기를 설계 및 제작하였다. MIMIC 증폭기의 제작을 위해 Metamorphic HEMT(MHEMT)를 설계 및 제작하였으며, 제작된 MHEMT는 드레인 전류 밀도 442 mA/mm, 최대 전달컨덕턴스(Gm)는 409 mS/mm를 얻었다. RF 특성으로 fT는 140 GHz fmax는 447 GHz의 양호한 성능을 나타내었다. 광대역 MIMIC 분산 증폭기의 설계를 위해 MHEMT의 소신호 모델과 CPW 라이브러리를 구축하였으며, 이를 이용하여 MIMIC 분산 증폭기를 설계하였다. 설계된 분산 증폭기는 본 연구에서 개발된 MHEMT MIMIC 공정을 이용하여 제작하였으며, MIMIC 분산 증폭기의 측정결과, DC ~ 45 GHz대역에서 6 dB 이상의 S21 이득을 얻었으며, 입력반사 계수는 45 GHz에서 -10 dB, 출력반사계수는 -7 dB의 특성을 나타내었다. 제작된 분산 증폭기의 칩 크기는 2.0 mm$\times$l.2 mm다.