• 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.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제44권8호
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• pp.65-73
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• 2007

본 논문에서는 UMTS용 수신기를 위한 저 전력 CMOS 연속-시간 시그마-델타 모듈레이터에 대해 논한다. 저 전력 동작수행을 위한 연속 시간 모듈레이터의 루프 필터는 선형성이 우수하고, 튜닝 회로가 비교적 간단한 active-RC 필터로 구성하였다. 본 모듈레이터의 구조는 전력 효율을 높이기 위해 24의 OSR (Oversampling Ratio)의 3차 4비트 단일 루프로 구성하였고, 초과 루프 지연 시간에 의한 성능 저하를 방지하기 위해 반주기 지연 제환 경로를 추가하였다. 제작한 회로의 SNR, SNDR, Dynamic range는 각각 71dB, 65dB, 74dB로 측정되었다. 설계한 연속-시간 시그마-델타 모듈레이터는 0.18-um CMOS 표준공정으로 제작하였고, 1.8V의 단일 전원 전압에서 15mW의 전력을 소모한다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제9권4호
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• pp.233-239
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• 2009

A mixed CT/DT 2-1 cascaded ${\Sigma\Delta}M$ which includes a first stage CT ${\Sigma\Delta}M$ and a second stage mismatch insensitive two-channel time-interleaved DT ${\Sigma\Delta}M$ is proposed. With this approach, the advantages of both CT and DT ${\Sigma\Delta}Ms$ including high speed operation, inherent anti-aliasing filter, and good coefficient matching can be achieved. The two-channel time-interleaved ${\Sigma\Delta}M$ used in the second stage alleviates the speed constraints of the DT ${\Sigma\Delta}M$, whereas enables better matching between the analog and digital filter coefficients compared to CT ${\Sigma\Delta}Ms$.

• Journal of Semiconductor Engineering
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• 제2권1호
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• pp.109-118
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• 2021

This review paper describes the overall operating principle of a discrete-time delta-sigma modulator (DTDSM) and a continuous-time delta-sigma modulator (CTDSM) using a switched-capacitor (SC). In addition, research that has solved the problems related to each delta-sigma modulator (DSM) is introduced, and the latest developments are explained. This paper describes the chopper-stabilization technique that mitigates flicker noise, which is crucial for the DSM. In the case of DTDSM, this paper addresses the problems that arise when using SC circuits and explains the importance of the operational transconductance amplifier performance of the first integrator of the DSM. In the case of CTDSM, research that has reduced power consumption, and addresses the problems of clock jitter and excess loop delay is described. The recent developments of the analog front end, which have become important due to the increasing use of wireless sensors, is also described. In addition, this paper presents the advantages and disadvantages of the three-opamp instrumentation amplifier (IA), current feedback IA (CFIA), resistive feedback IA, and capacitively coupled IA (CCIA) methods for implementing instrumentation amplifiers in AFEs.

• Journal of electromagnetic engineering and science
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• 제8권2호
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• pp.76-83
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• 2008

A low power(9 mW) highly-digitized 2.4 GHz receiver for sensor network applications(IEEE 802.15.4 LR-WPAN) is realized by a $0.18{\mu}m$ CMOS process. We adopted a novel receiver architecture adding an intermediate frequency (IF) level detection scheme to a low-power complex fifth-order continuous-time(CT) bandpass L:tl modulator in order to digitalize the receiver. By the continuous-time bandpass architecture, the proposed $\Sigma\Delta$ modulator requires no additional anti-aliasing filter in front of the modulator. Using the IF detector, the achieved dynamic range(DR) of the over-all system is 95 dB at a sampling rate of 64 MHz. This modulator has a bandwidth of 2 MHz centered at 2 MHz. The power consumption of this receiver is 9.0 mW with a 1.8 V power supply.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제16권3호
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• pp.319-329
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• 2016

High-level design aids are mandatory for design of a continuous-time delta-sigma modulator (CTDSM). This paper proposes a top-down methodology design to generate a noise transfer function (NTF) which is compensated for excess loop delay (ELD). This method is applicable to low pass loop-filter topologies. Non-ideal effects including ELD, integrator scaling issue, finite op-amp performance, clock jitter and DAC inaccuracies are explicitly represented in a behavioral simulation of a CTDSM. Mathematical modeling using MATLAB is supplemented with circuit-level simulation using Verilog-A blocks. Behavioral simulation and circuit-level simulation using Verilog-A blocks are used to validate our approach.

• ETRI Journal
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• 제33권6호
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• pp.897-903
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• 2011

A hybrid ${\Delta}{\Sigma}$ modulator for audio applications is presented in this paper. The pulse generator for digital-to-analog converter alleviates the requirement of the external clock jitter and calibrates the coefficient variation due to a process shift and temperature changes. The input resistor network in the first integrator offers a gain control function in a dB-linear fashion. Also, careful chopper stabilization implementation using return-to-zero scheme in the first continuous-time integrator minimizes both the influence of flicker noise and inflow noise due to chopping. The chip is implemented in a 0.13 ${\mu}m$ CMOS technology (I/O devices) and occupies an active area of 0.37 $mm^2$. The ${\Delta}{\Sigma}$ modulator achieves a dynamic range (A-weighted) of 97.8 dB and a peak signal-to-noise-plus-distortion ratio of 90.0 dB over an audio bandwidth of 20 kHz with a 4.4 mW power consumption from 3.3 V. Also, the gain of the modulator is controlled from -9.5 dB to 8.5 dB, and the performance of the modulator is maintained up to 5 nsRMS external clock jitter.

• ETRI Journal
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• 제30권4호
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• pp.535-545
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• 2008

This paper introduces a systematic top-down and bottom-up design methodology to assist the designer in the implementation of continuous-time (CT) cascade sigma-delta (${\Sigma}{\Delta}$) modulators. The salient features of this methodology are (a) flexible behavioral modeling for optimum accuracy-efficiency trade-offs at different stages of the top-down synthesis process, (b) direct synthesis in the continuous-time domain for minimum circuit complexity and sensitivity, (c) mixed knowledge-based and optimization-based architectural exploration and specification transmission for enhanced circuit performance, and (d) use of Pareto-optimal fronts of building blocks to reduce re-design iterations. The applicability of this methodology will be illustrated via the design of a 12-bit 20 MHz CT ${\Sigma}{\Delta}$ modulator in a 1.2 V 130 nm CMOS technology.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제44권11호
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• pp.1-8
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• 2007

본 논문에서는, 무선 통신 응용을 위한 광대역 연속시간 시그마-델타 모듈레이터를 130nm CMOS공정으로 구현하였다. 제안된 양자화 레벨을 효율적으로 조절할 수 있는 적응성 양자화기를 사용하여, 작은 크기의 입력에 대해서 SNR의 이득을 볼 수 있었다. 모듈레이터는 전력 소모를 줄이기 위해 2차 루프 필터로 구성되어 있고, 지터에 의한 영향을 줄이고 높은 선형성을 보장하기 위해 4 비트 양자화기, DAC를 사용하였다. 설계된 회로는 320MHz 샘플링 주파수에서 동작하며 10MHz 입력 대역에서 30mW의 전력을 소모하고 최대 SNR 51.36dB를 얻었다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권11호
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• pp.6-12
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• 2010

본 논문에서는 시그마-델타 변조기에 기반 한 D급 오디오 증폭기를 제안한다. 16-비트 병렬의 디지털 입력신호는 4-차 디지털 시그마-델타 변조기에 의해 2-비트의 신호로 직렬화되고, 이 신호는 4-차 아날로그 시그마-델타 변조기로 인가된다. 아날로그 시그마 델타 변조기의 출력단의 파워 스위치는 3-레벨로 동작하며, 3-레벨의 펄스 밀도 변조(PDM) 출력 신호는 LC-필터를 통해 저역 통과되어 스피커에 전달된다. 아날로그 시그마-델타 변조기의 첫 단의 적분기는 디지털 시그마-델타 변조기의 출력으로부터 샘플된 이산 시간 영역의 신호를 입력으로 받아들이고, 동시에 파워 스위칭 단의 연속 시간 영역의 출력 신호를 부궤환(feedback) 받기 위해 스위치드-캐패시터 적분기와 연속시간 영역의 적분기를 혼합된 형태로 구현되었다. 제안된 클래스-D 오디오증폭기는 CMOS 0.13-um 공정을 이용해 제작되었으며 100-Hz 부터 20-kHz의 신호 주파수 영역에서 동작한다. 제작된 D급 오디오 증폭기는 4-${\Omega}$ 부하 저항에서 최대 18.3-mW을 내고 0.035-%의 전고조파 왜율(total harmonic distortion pluse noise : THD+N) 성분과 80-dB의 입력신호 대역폭(dynamic range)을 갖는다. 아날로그 및 디지털 변조기는 1.2-V 전원 전압으로 동작하며 총 457-uW의 전력을 소모한다.