• 한국전자통신학회논문지
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• 제14권6호
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• pp.1145-1152
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• 2019

본 논문에서는 디지털 회로와 저소비전력 및 고속연산의 장점을 가진 아날로그 회로를 혼용하기 위하여, 저전력 전류모드 12비트 ADC(: Analog to Digital Converter)를 제안하였다. 제안하는 12비트 ADC는 4비트 ADC의 cascade 구조를 사용하여 소비전력을 줄일 수 있었으며, 변환 current mirror 회로를 사용해 칩면적을 줄일 수 있었다. 제안된 ADC는 매그나칩/SK하이닉스 350nm 공정으로 구현하였고, Cadence MMSIM을 사용하여 post-layout simulation를 진행하였다. 전원전압 3.3V에서 동작하고, 면적은 318㎛ x 514㎛를 차지하였다. 또한 제안하는 ADC는 평균 소비전력 3.4mW의 저소비전력으로 동작하는 가능성을 나타내었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년 학술대회 논문집 정보 및 제어부문
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• pp.606-608
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• 2006

This paper describes a 8bit 10MS/s low power pipelined analog-to-digital converter(ADC). To reduce power consumption in proposed ADC, a high gain op-amp that consumes large power in MDAC(multiplying DAC) of conventional pipelined ADC is replaced with simple comparator and current sources. Moreover, differential charge transfer amplifier technique with latch in the sub-ADC reduces the power consumption to less than half compared with the conventional sub-ADC which use high speed comparator. The proposed ADC shows the power consumption of 1.8mW at supply voltage of 1.8V. This proposed ADC is suitable to apply to the portable display device. The circuit was implemented with 0.18um CMOS technology and the core size of circuit is 2.5mm${\times}$1mm.

• 전기전자학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.514-517
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• 2018

센서 시스템의 아날로그-디지털 변환기(ADC: analog-to-digital converter)에서는 높은 해상도, 낮은 전력 소모, 높은 신호 대역폭이 요구된다. 시그마-델타 ADC는 높은 차수 구조와 높은 오버샘플링 비를 통해 고해상도를 얻을 수 있으나 전력 소모가 높고 신호 대역폭이 낮다. 연속 근사 레지스터(SAR: successive-approximation-register) ADC의 경우 저전력 동작이 가능하나 공정상 부정합으로 인해 해상도에 한계가 있다. 본 논문에서는 이러한 단점들을 극복하기 위한 ADC 구조 개선에 대해 살펴본다.

• IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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• 제3권6호
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• pp.416-424
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• 2014

This paper presents an 8-bit pipelined analog-to-digital converter. The supply voltage applied for comparators and other sub-blocks of the ADC were 0.7V and 0.5V, respectively. This low power ADC utilizes the capacitive charge pump technique combined with a source-follower and calibration to resolve the need for the opamp. The differential charge pump technique does not require any common mode feedback circuit. The entire structure of the ADC is based on fully dynamic circuits that enable the design of a very low power ADC. The ADC was designed to operate at 1MS/s in 90nm CMOS process, where simulated results using ADS2011 show the peak SNDR and SFDR of the ADC to be 47.8 dB (7.64 ENOB) and 59 dB respectively. The ADC consumes less than 1mW for all active dynamic and digital circuitries.

• 전기학회논문지
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• 제68권1호
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• pp.90-97
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• 2019

The charge redistribution digital-to-analog converter(CR-DAC) is often used for successive approximation register analog-to-digital converter(SAR ADC) that requiring low power consumption and small circuit area. However, CR-DAC is required 2 to the power of N unit capacitors to generate reference voltage for successive approximation of the N-bit SAR ADC, and many unit capacitors occupy large circuit area and consume more power. In order to improve this problem, this paper proposes SAR ADC using series capacitor DAC. The series capacitor DAC is required 2(1+N) unit capacitors to generate reference voltage for successive approximation and charges only two capacitors of the reference generation block. Because of these structural characteristics, the SAR ADC using series capacitor DAC can reduce the power consumption and circuit area. Proposed SAR ADC was designed in CMOS 180nm process, and at 1.8V supply voltage and 500kS/s sampling rate, proposed 6-bit SAR ADC have signal-to-noise and distortion ratio(SNDR) of 36.49dB, effective number of bits(ENOB) of 5.77-bit, power consumption of 294uW.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제17권3호
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• pp.438-445
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• 2017

This paper presents a low-power high-resolution band-pass ${\Sigma}{\Delta}$ ADC for accelerometer applications. The proposed band-pass ${\Sigma}{\Delta}$ ADC consists of a high-performance 6-th order feed-forward ${\Sigma}{\Delta}$ modulator with 1-bit quantization and a low-power, area-efficient digital filter. The ADC is fabricated in 180 nm 1P6M mixed-signal CMOS process with a die area of $5mm^2$. This high-resolution ADC got 90 dB peak signal to noise plus distortion ratio (SNDR) and 96 dB dynamic range (DR) over 4 kHz bandwidth, while the intermediate frequency (IF) is shifting from 100 KHz to 200 KHz. The power dissipation of the chip is 5.6 mW under 1.8 V (digital)/3.3 V (analog) power supply.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제16권3호
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• pp.300-311
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• 2016

The analog-to-digital-converter-based (ADC-based) backplane receivers that consist of a front-end ADC followed by a digital equalizer are gaining more popularity in recent years, as they support more sophisticated equalization required for high data rates, scale better with fabrication technology, and are more immune to PVT variations. Unfortunately, designing an ADC-based receiver that meets tight power and performance budgets of high-speed backplane link systems is non-trivial as both front-end ADC and digital equalizer can be power consuming and complex when running at high speed. This paper reviews the state of art designs for the front-end ADC and digital equalizers to suggest implementation choices that can achieve high speed while maintaining low power consumption and complexity. Design-space exploration using system-level models of the ADC-based receiver allows through analysis on the impact of design parameters, providing useful information in optimizing the power and performance of the receiver at the early stage of design. The system-level simulation results with newer device parameters reveal that, although the power consumption of the ADC-based receiver may not comparable to the receivers with analog equalizers yet, they will become more attractive as the fabrication technology continues to scale as power consumption of digital equalizer scales well with process.

• 전자공학회논문지
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• 제54권1호
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• pp.26-32
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• 2017

본 논문에서는 설계 요구가 높고, 전력 소모가 높은 opamp를 이용하는 기존의 능동형 적분기를, 수동형 적분기로 대체하여 고속의 저전력, 고해상도 특성을 갖는 incremental delta-sigma ADC를 소개한다. 능동형 적분기에서 수동형 적분기로의 변환을 위해, 기존의 능동형 적분기의 특성을 분석하였다. 이를 바탕으로 opamp의 설계 요구를 낮추고, 더 나아가 opamp를 사용하지 않는 저전력의 수동형 적분기를 제안하였다. 65nm 공정을 이용하여 수동형 적분기로 구성된 1차 single-bit incremental delta-sigma ADC를 설계하였다. Transistor-level 시뮬레이션 결과, 이는 supply 전압이 1.2V인 상황에서 modulator만 0.6uW, digital filter를 포함한 ADC 전체에서 6.25uW를 소모하며 BW 22KHz, SNDR 71dB, dynamic range 74.6dB을 달성하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제30권1A호
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• pp.104-112
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• 2005

본 논문에서는 고속, 저전력 8-비트 ADC를 설계하는 기법들을 제안하였다. 비교적 적은 전력 소모를 가지면서 고속으로 동작 시키기 위해 기존의 파이프라인 구조인 MDAC를 이용한 폐쇄형 구조 대신에 개방형 구조를 채택하였다. 또한 Distributed THA와 캐스캐이드 형태의 구조를 이용하여 높은 샘플링 속도에 최적화 하였다. 제안한 각 단의 크로싱 지점을 판별하는 기법은 증폭기의 개수를 줄일 수 있도록 함으로서 저전력과 좁은 면적의 ADC 구현을 가능하게 하였다. 모의 실험 결과 500-MHz의 샘플링 속도와 1.8V 전원 전압에서 테스트에 필요한 디지털 회로까지 포함, 210mW의 전력을 소비함을 확인 할 수 있었다. 또한 1.2Vpp(Differential) 입력 범위와 200-MHz까지의 입력 주파수에서 8-비트에 가까운 ENOB를 가짐을 볼 수 있었다. 설계된 ADC는 $0.18{\mu}m$ 6-Metal 1-Poly CMOS 공정을 이용, $900{\mu}m{\times}500{\mu}m$의 면적을 차지한다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제25권11호
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• pp.1627-1634
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• 2021

본 논문은 저전력 뉴럴 네트워크 가속기 SOC를 위한 아날로그 Convolution Filter용 저전력 초소형 ADC 회로 및 칩 설계 기술을 소개한다. 대부분의 딥러닝의 학습과 추론을 할 수 있는 Convolution neural network accelerator는 디지털회로로 구현되고 있다. 이들은 수많은 곱셈기 및 덧셈기를 병렬 구조로 구현하며, 기존의 복잡한 곱셉기와 덧셈기의 디지털 구현 방식은 높은 전력소모와 큰 면적을 요구하는 문제점을 가지고 있다. 이 한계점을 극복하고자 본 연구는 디지털 Convolution filter circuit을 Analog multiplier와 Accumulator, ADC로 구성된 Analog Convolution Filter로 대체한다. 본 논문에서는 최소의 칩면적와 전력소모로 Analog Accumulator의 아날로그 결과 신호를 디지털 Feature 데이터로 변환하는 8-bit SAR ADC를 제안한다. 제안하는 ADC는 Capacitor Array의 모든 Capacitor branch에 Split capacitor를 삽입하여 모든 branch의 Capacitor 크기가 균등하게 Unit capacitor가 되도록 설계하여 칩면적을 최소화 한다. 또한 초소형 unit capacitor의 Voltage-dependent capacitance variation 문제점을 제거하기 Flipped Dual-Capacitor 회로를 제안한다. 제안하는 ADC를 TSMC CMOS 65nm 공정을 이용하여 설계하였으며, 전체 chip size는 1355.7㎛², Power consumption은 2.6㎼, SNDR은 44.19dB, ENOB는 7.04bit의 성능을 달성하였다.