• 한국통신학회논문지
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• 제28권1C호
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• pp.14-23
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• 2003

본 논문에서는 2 Ms/s의 데이터 rate와 12-비트의 해상도를 갖는 Sigma-delta modulator의 구조를 제안한다. Sigma-delta modulator는 oversampling과 노이즈 shaping의 두 가지 특성으로 인해 낮은 해상도의 A/D 변환기와 결합하여 높은 해상도를 갖는 A/D 변환기의 구현이 가능하다는 장점으로 audio 응용 분야에 널리 사용되어 왔다. 그러나, Sigma-delta modulator를 무선 데이터 통신 등 다양한 응용 분야에서 사용하기 위해서는 좀더 높은 데이터 rate를 갖는 Sigma-delta modulator에 관한 연구가 필요하게 되었다. 본 논문에서 제안한 Sigma-delta modulator 구조는 기존의 64 내지 256의 oversampling비를 16으로 낮추어 sampling을 하여 기존의 수 십에서 수 백 Ks/s정도의 데이터 rate를 1 Ms/s 이상의 높은 데이터 rate에서 동작하도록 하였다. 그리고 두 개의 2차 Sigma-delta modulator를 Cascade 구조로 연결하고, 이득을 최적화하여 4차의 Sigma-delta modulator와 유사한 결과를 얻을 수 있었다. 내부에는 1-비트 A/D, D/A 변환기를 채용하여 부가적인 calibration 회로가 필요 없도록 하였다.

• 전기학회논문지
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• 제60권2호
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• pp.446-450
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• 2011

Tunable SC(Switched Capacitor) bandpass ${\Sigma}-{\Delta}$(Sigma-Delta) modulator used in wireless system receiver occurs a signal attenuation according to tuning of center frequency in signal bandwidth. In this paper, tunable bandpass 4th order SC bandpass ${\Sigma}-{\Delta}$ modulator with novel structure is proposed for rejection of signal attenuation in signal bandwidth. The existing structure uses a ten variable coefficient values for rejection of signal reduction in the modulator. But the proposed structure only use a two variable coefficient values for rejection of signal attenuation in the modulator. Also, an adder and comparator is replaced with a comparator having 4 inputs in the modulator. Therefore, the existing structure has one more OP-AMP. The purposed modulator was designed in $0.18\;{\mu}m$ CMOS technology. The resolution of the modulator within 310 kHz bandwidth and 40 MHz sampling frequency under 6.67 MHz, 10 MHz and 13.33 MHz intermediate frequency are over 10 bit.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제48권1호
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• pp.50-55
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• 2011

본 논문은 Feedback 적분기 계수를 이용하여 IF 대역의 중심주파수 조절이 가능한 Bandpass SC Sigma-de1ta 변조기를 제안한다. 제안한 구조는 Feedback loop에 적분기를 추가함으로서 동일 차수의 기존 구조에 비해 중심주파수 조절에 필요한 계수와 계수를 결정하는 커패시터의 수를 줄이고 기본적인 비중첩 클락 이외의 추가적인 클락 및 클락에 대한 부가회로가 필요하지 않다. 따라서 설계가 용이하며, 고차 구성이 가능하면서 더 높은 해상도를 가진다. $0.18{\mu}m$ CMOS 공정을 이용하여 설계하였으며, 200 kHz의 대역폭, 80 MHZ의 샘플링 주파수에서 15 MHz, 20 MHz, 25 MHz 의 중심주파수 일 때 12 bit 이상의 해상도를 가진다.

• ETRI Journal
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• 제29권6호
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• pp.835-837
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• 2007

A multi-bit sigma-delta modulator architecture is described for low-distortion performance and a high-speed operation. The proposed architecture uses both a delayed code and a delayed differential code of analog-to-digital converter in the feedback path, thereby suppressing signal components in the integrators and relaxing the timing requirement of the analog-to-digital converter and the scrambler logic. Implemented by a 0.13 ${\mu}m$ CMOS process, the sigma-delta modulator achieves high linearity. The measured spurious-free dynamic range is 89.1 dB for -6 dBFS input signal.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제41권9호
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• pp.107-114
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• 2004

본 논문에서는 DWA(Data Weighted Averaging) 방식의 sigma-delta 변조기에서 피드백 지연시간을 최적화 할 수 있는 DWA 구조의 블록도 및 타이밍도를 제안한다. 변조기 설계를 위하여 MATLAB 모델링으로 적분기의 최적 계수를 설정한 후 변조기의 비이상성을 고려하여 완전 차동 SC 적분기, 피드백 DAC, 9-레벨 양자화기, DWA를 설계하였다. 각 블록을 이용하여 실현된 3차 멀티비트 sigma-delta 변조기는 0.35㎛ CMOS 공정으로 칩으로 제작하였고, 동작 특성은 1.2Vp-p 825kHz의 입력 신호, 샘플링 주파수 52.8MHz에서 75dB의 SNR과 74dB의 DR을 가진다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제48권5호
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• pp.18-24
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• 2011

DEM(Dynamic Element Matching) 기법중의 하나인 DWA(Data Weighted Averaging)는 멀티비트 Sigma-Delta Modulator에서 피드백 DAC의 단위요소 커패시터 부정합으로 인한 비선형성을 제거하기 위하여 널리 이용된다. 본 논문에서는 기존 DWA 구조에서 적용된 클록 타이밍을 조정하여 양자화기 데이터 코드 출력을 Latch 하는 $2^n$ Register 블록을 $2^n$ S-R latch 블록으로 대체하여 MOS Tr.를 줄임과 더불어 여분의 클록을 제거하였고, n-bit 데이터 코드를 지연시키기 위해 사용되는 2개의 n-비트 Register 블록을 1개의 n-비트 Register 블록으로 감소시켰다. 개선된 DWA 구조를 이용하여 3차 3-비트 SC(Switched Capacitor) Sigma-Delta Modulator를 설계한 후, 입력 주파수 20kHz, 샘플링 주파수 2.56MHz에서 0.1% DAC 단위 요소 커패시터 부정합을 갖도록 하여 시뮬레이션 한 결과 기존의 구조와 동일한 해상도를 얻을 수 있었고, 222개의 MOS Tr. 수를 줄일 수 있었다.

• 대한전기학회논문지:시스템및제어부문D
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• 제53권9호
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• pp.650-656
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• 2004

This paper presents block and timing diagrams of the DWA(data weighted averaging) to optimize a feedback time delay of the sigma-delta modulator. Through the Matlab modeling, the optimized coefficients of the integrators are obtained to design the modulator. And then the fully differential SC integrators, feedback DAC, 9-level quantizer, and DWA are designed by considering the nonideal characteristics of the modulator. The designed second-order multibit modulator is fabricated in a 0.35$\mu\textrm{m}$ CMOS process. The designed modulator achieves 73dB signal-to-noise ratio and 72dB dynamic range at 1.2Vp-p 585kHz input singal and 52.8MHz sampling frequency.

• 한국통신학회논문지
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• 제23권5호
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• pp.1310-1318
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• 1998

저주파의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위해 sigma-delta 아날로그-디지털 변환기의 이용이 용이하다. 이 변환기는 변조기와 디지털 필터로 구성되는데 여기에서는 변조기에 대해 언급한다. 14비트 분해능을 갖는 2차 sigma-delta 변조기를 설계하기 위한 변조기의 구성요소 즉 연산 증폭기, 적분기, 내부 ADC 및 DAC의 최대 허용 에러 범위를 규정하였다. 이를 위하여 먼저 이상적인 변조기를 모델링하고 다음으로 변조기의 성능을 저하시키는 여러 가지 에러 요인 즉 연산증폭기의 최대 출력 제한, DC 이득, slew rate, 축전기의 불일치에 의한 적분기 이득 에러와 내부 ADC 및 DAC의 에러 등을 이상적인 모델에 적용하여 성능을 검증하였다. 이러한 에러 허용 범위에 대한 조사를 바탕으로 sigma-delta 변조기 설계 시 요구되는 구성 요소의 사양을 결정 할 수 있으며, 제조과정에서 나타나는 에러 성분에 대한 한계를 규정하여 최종 제작될 변조기의 성능을 확신 할 수 있다.

• 전자공학회논문지C
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• 제34C권4호
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• pp.26-35
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• 1997

This paper proposes a multi-bit $\Sigma\Delta$ modulator arcitecture which eliminates signal clipping problem. To avoid signal clipping, the output values of intgrators are monitored and modified by a reference value. This oepration is recorded as a digital code to restore actual signal value. Due to the digital code, the substraction of feedback value from the multi-bit quantizer can be calculated by a digital adder and this simplifies dAC operation making the accurate DAC of conventional multi-bit $\Sigma\Delta$ modulator scheme unnecessary. These features make N-th modulator can be implemented by sharing an integrator among N stages to decrease the required chip area. As an experimental example, a 4th order .sum..DELTA. modulator with oversampling ratio of 64 was simulated to show over 130 DB SNR at rail-to-rail input sinusoidal signal.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제46권3호
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• pp.51-59
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• 2009

본 논문에서는 어쿠스틱 센서 IC 용 연속 시간 시그마-델타 모듈레이터를 구현하였다. 모듈레이터의 전력 소모를 최소화하기 위해 summing 단의 필요성을 제거한 피드-포워드 (feed-forward) 구조로 설계 하였으며, 해상도를 높이기 위해 선형성이 우수한 active-RC 필터를 사용하여 설계 하였다. 또한 초과 루프 지연 시간 (excess loop delay)에 의한 성능 저하를 방지하기 위한 회로 기법을 제안 하였다. 저 전압, 고 해상도의 4차 단일 비트 연속 시간 시그마-델타 모듈레이터는 $0.13{\mu}m$ 1 poly 8 metal CMOS 표준 공정으로 제작하였으며 코어 크기는 $0.58\;mm^2$ 이다 시뮬레이션 결과 25 kHz 의 신호 대역 내에서 91.3 dB의 SNR(signal to noise ratio)을 얻었고 전체 전력 소모는 $290{\mu}W$ 임을 확인하였다.