A UHF CMOS Variable Gain LNA with Wideband Input Impedance Matching and GSM Interoperability

우두형,남일구,이옥구,임동구 대한전자공학회 2017 Journal of semiconductor technology and science Vol.17 No.4

A UHF CMOS variable gain low-noise amplifier (LNA) is designed for mobile digital TV tuners. The proposed LNA adopts a feedback topology to cover a wide frequency range from 474 to 868 MHz, and it supports the notch filter function for the interoperability with the GSM terminal. In order to handle harmonic distortion by strong interferers, the gain of the proposed LNA is step-controlled while keeping almost the same input impedance. The proposed LNA is implemented in a 0.11 m CMOS process and consumes 6 mA at a 1.5 V supply voltage. In the measurement, it shows the power gain of greater than 16 dB, NF of less than 1.7 dB, and IIP3 of greater than -1.7 dBm for the UHF band.

초점면 배열 원적외선 검출기의 동작범위 향상을 위한 리셋 조정 회로

우두형(Doo Hyung Woo) 大韓電子工學會 2010 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.47 No.1

초점면 배열 원적외선 검출기를 위한 새로운 신호취득 회로를 연구하였다. 각 픽셀 감지소자에 흐르는 전류에 따라, 각 픽셀 회로의 적분시간이 능동적으로 최적화될 수 있도록 리셋 신호를 조정하는 방식이다. 따라서, 제안하는 신호취득 회로는 넓은 동작 범위와 뛰어난 신호 대 잡음 비 특성을 동시에 가질 수 있다. 회로 제작에 사용한 공정은 0.35㎛ 2-poly 4-metal CMOS 공정이다. 원적외선 감지소자로서 HgCdTe 다이오드를 사용했고, 배열의 크기는 128 128이며, 단위 픽셀의 크기는 50㎛ 50㎛이다. 기존에 제안한 이 단계 암전류 억제 방식과 더불어 본 논문에서 제안하는 리셋 조정 회로를 함께 사용할 경우, 신호 대 잡음 비와 동작 범위를 각각 87㏈와 95.8㏈ 까지 향상시킬 수 있다. A new readout circuit involving a pixel-level reset control was studied for 2-D long wavelength infrared focal plane arrays. The integration time of each pixel can be optimized individually and automatically. Hence, the readout circuit has a wide dynamic range and good signal-to-noise ratio characteristics. The readout circuit was fabricated with a 0.35㎛ 2-poly 4-metal CMOS process for a 128 128 long wavelength infrared HgCdTe array with a pixel size of 50㎛ 50㎛. The smart reset control with two-step background suppression improves the signal-to-noise ratio to 87㏈ and the dynamic range to 95.8㏈.

LTPS TFT의 Vth와 mobility 편차를 보상하기 위한 AMOLED 화소 회로

우두형(Doo Hyung Woo) 대한전자공학회 2009 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.46 No.4

본 연구를 통해서 대 면적, 고 휘도 AMOLED 응용에 적합한 화소 회로와 이에 대한 구동 방식을 제안하였다. 균일도는 다소 떨어지지만 안정성이 뛰어난 저온 다결정 실리콘(LTPS) 박막 트랜지스터(TFT)를 기반으로 설계했다. 영상 화소의 균일도를 향상시키기 위해, 화소 TFT의 VTH와 이동도 편차를 함께 보상할 수 있도록 했다. 기존의 이동도 보상 회로가 갖는 문제점을 극복하여 대 면적 패널에 적합하도록 했고, 동영상 특성을 개선하기 위해 black data insertion 방식을 도입하였다. 이동도 보상 시 휘도가 떨어지는 문제를 개선하기 위해, 패널이 두 가지 보상 모드에서 동작할 수 있도록 하였다. 화소 회로를 제어하기 위한 스캔 구동 회로를 최적화하여, 이를 통해서 보정 모드를 쉽게 제어할 수 있었다. 최종 구동 타이밍은 여유 있는 마진으로 안정적인 동작이 가능하다. 14.1“ WXGA top emission AMOLED 패널에 대해 설계했으며, 이동도 보상 시간을 1㎲로 했을 때 패널의 불균일도는 5% 이하로 예측되었다. We proposed a new pixel circuit and driving method for the large-area, high-luminance AMOLED applications in this study. We designed with the low-temperature poly-silicon(LTPS) thin film transistors(TFTs) that has poor uniformity but stable characteristic. To improve the uniformity of an image, the threshold voltage(VTH) and the mobility of the TFTs can be compensated together. The proposed method overcomes the previous methods for mobility compensation, and that is profitable for large-area applications. Black data insertion was introduced to improve the characteristics for moving images. AMOLED panel can operate in two compensation mode, so the luminance degradation by mobility compensation can be released. The scan driver for controlling the pixel circuits were optimized, and the compensation mode can be controlled simply by that. Final driving signal has large timing margin, and the panel operates stably. The pixel circuit was designed for 14.1" WXGA top-emission AMOLED panel. The non-uniformity of the designed panel was estimated under 5% for the mobility compensation time of 1㎲.

LTPS TFT LCD 패널의 광 센서를 위한 dual slope 보정 회로

우두형(Doo Hyung Woo) 대한전자공학회 2009 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.46 No.6

휴대용 기기의 소비 전력을 낮추고 영상의 질을 개선하기 위해, 주변 밝기에 따라서 LCD 모듈의 백라이트를 조정하는 방법을 사용할 수 있다. 이를 효과적으로 구현하기 위해서 LCD 패널에 광 센서와 신호취득 회로를 집적하고자 했으며, LTPS TFT 공정을 이용하여 설계했다. 서로 다른 LCD 패널의 광 센서에 대한 특성 편차를 보정하기 위해 새로운 개념의 start-up 보정 방식을 제안하였다. 이와 더불어 광 전류 정보를 디지털 형태로 전달하기 위해 time-to-digital 방식을 사용하였으며, 이를 start-up 보정 방식과 효과적으로 결합하는 dual slope 보정 방법을 제안하였다. LTPS TFT 공정을 이용하여 최종적인 신호취득 회로를 구현하고자, 간단하고 안정적인 회로 구조와 타이밍을 제안하고 설계 및 검증을 진행했다. 설계한 신호취득 회로는 별도의 검사 설비 없이 광 센서 편차의 보정이 가능하며, 60㏈ 범위의 입력 광에 대해 10배수 구간 마다 4 단계의 디지털 데이터를 출력한다. 신호취득 속도는 100㎐이며, 디지털 변환의 선형 오차는 18% 미만이다. To improve the image quality and lower the power consumption of the mobile applications, it is the one of the best candidate to control the backlight unit of the LCD module with ambient light. Ambient light sensor and readout circuit were integrated in LCD panel for the mobile applications, and we designed them with LTPS TFT. We proposed noble start-up correction in order to correct the variation of the photo sensors in each panel. We used time-to-digital method for converting photo current to digital data. To effectively merge time-to-digital method with start-up correction, we proposed noble dual slope correction method. The entire readout circuit was designed and estimated with LTPS TFT process. The readout circuit has very simple and stable structure and timing, so it is suitable for LTPS TFT process. The readout circuit can correct the variation of the photo sensors without an additional equipment, and it outputs the 4-levels digital data per decade for input luminance that has a dynamic range of 60㏈. The readout rate is 100 times/sec, and the linearity error for digital conversion is less than 18%.

저 전력 휴대용 디스플레이를 위한 패널 일체형 광 센서 시스템

우두형(Doo Hyung Woo) 대한전자공학회 2016 전자공학회논문지 Vol.53 No.11

노트북, 테블릿 PC 및 스마트폰 등의 휴대 기기를 위한 디스플레이의 전력소모를 낮추기 위해, 주변 밝기에 따라서 디스플레이의 밝기를 조정할 수 있는 광 센서 시스템을 연구하였다. 또한, 휴대 기기의 복잡도와 비용에 크게 영향을 주지 않도록, 광 센서 시스템을 디스플레이 패널에 일체형으로 구현하고자 했으며, 이를 위해서 저온 다결정 실리콘 박막트렌지스터를 이용하여 패널에 광 센서와 신호취득 회로를 집적하고자 했다. 주변 밝기를 감지하는 광 센서의 패널 간 편차를 별도의 공정 설비없이 신뢰성 있게 보정할 수 있도록, 새로운 보정 방식을 제안하였다. 이와 더불어 최종 데이터를 디지털화하기 위한 아날로그-디지털 변환기를 포함한 신호취득 회로를 제안하고 검증하였다. 제안하는 회로는 집적하기에 적합하도록 간단한 구동 신호로 동작되며, 인식 가능한 입력 밝기는 10에서 10,000 lux까지이다. 제안하는 신호취득 회로의 신호취득 주파수는 100Hz이며, 20개의 출력 레벨에 대한 최대 차등 불균일 오차는 0.5 LSB 이하이다. Ambient-light sensor system, which changes the brightness of a display as ambient light change, was studied to reduce the power consumption of the mobile applications such as note PC, tablet PC and smart phone. The ambient-light sensor system should be integrated on a display panel to improve the complexity and cost of mobile applications, so the ambient-light sensor and readout circuit was integrated on a display panel using low-temperature poly-silicon thin film transistors (LTPS-TFT). We proposed the new compensation method to correct the panel-to-panel variation of the ambient-light sensors, without additional equipment. We designed and investigated the new readout circuit with the proposed compensation method and the analog-to-digital converter for the final digital output of ambient light. The readout circuit has very simple structure and control timing to be integrated with LTPS-TFT, and the input luminance ranges from 10 to 10,000 lux. The readout rate is 100 Hz, and maximum differential non-uniformity with 20 levels of the final output below 0.5 LSB.

선형 종ㆍ원적외선 이중대역 동시 검출기배열을 위한 신호취득회로의 설계

김철범,우두형,강상구,이희철 대한전자공학회 2004 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.41 No.9

HgCdTe 64×2 중원적외선 이중대역 동시검출기를 위한 포화전류차단 회로를 갖는 BDI입력방식의 신호취득회로(ROIC)를 설계하였다. 제안된 포화차단 회로를 통해서 중적외선 신호가 포화되면 원적외선 신호도 왜곡이 일어나던 기존의 문제점을 해결함으로써 120k정도 더 넓은 온도 영역의 물체까지 측정할 수 있는 범위를 확보하고 중적외선 검출기에서 발생하는 dead pixel에 의해 원적외선 검출기의 성능은 영향받지 않는 특성을 보였다. 회로 제작에 사용한 공정은 0.Sum 2-poly 3-metal Hynix CMOS 공정이었다. 측정결과 중적외선 신호와 원적외선 신호가 동시에 처리되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 측정된 잡음의 크기는 상온에서 53uV로서 동작온도 77K의 값으로 환산시켜 보았을 때 27uV로 ROIC의 특성이95% BLIP 조건을 만족함을 알 수 있었다. A new readout circuit(ROIC) for linear HgCdTe 64${\times}$2 two-color Infrared (IR) detector is described. This circuit is based on the buffered direct injection(BDI) technology with high injection efficiency. By using saturation current isolation circuit, the proposed ROIC removed the problems that LWIR(Long Wavelength InfraRed) signal distort when MWIR(Middle Wavelength InfraRed) signal saturates so that new ROIC has larger measurable temperature range about 120k than that of previous circuit and it is also tolerant for dead pixel in MWIR detector. The designed circuit was fabricated using 0.6um 2-poly 3-metal CMOS process. We measured that the designed circuit outputs MWIR signal and LWIR signal simultaneously and saturation current isolationcircuit also operates well. Next, measured noise was about 53uV at room temperature and it can be assumed that designed circuit can satisfy nearly 95% BLIP condition at 77K.

The improvement of the data overlapping phenomenon with memory accessing mode

양진욱,우두형,김동환,이준신 한국정보디스플레이학회 2008 Journal of information display Vol.9 No.1

Mobile phones use the embedded memory in LDI (LCD Driver IC). In memory accessing mode, the data overlapping phenomenon can occur. These days, Vvarious contents such as DMB, Camera, Game are merged to phone in these days. Accordingly, with mMore data transmission, causes more there would be more data overlapping phenomenon in memory accessing mode. Human eyes perceive thisthe data overlapping phenomenon as simplythe horizontal line noise. So tThe cause of the data overlapping phenomenon was analysed in this paper. The data overlapping phenomenon can be changed by the speed of data transmission between the host and LDI. The optimum memory accessing position can be defined. This paper proposes aThe new algorithm is proposed tofor avoiding the data overlapping phenomenon in all occasions.

선형 중.원적외선 이중대역 동시 검출기배열을 위한 신호취득회로의 설계

김철범,이희철,우두형,강상구 대한전자공학회 2004 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.41 No.09

A new readout circuit(ROIC) for linear HgCdTe 64×2 two-color Infrared (IR) detector is described. This circuit is based on the buffered direct injection(BDI) technology with high injection efficiency. By using saturation current isolation circuit, the proposed ROIC removed the problems that LWIR(Long Wavelength InfraRed) signal distort when MWIR(Middle Wavelength InfraRed) signal saturates so that new ROIC has larger measurable temperature range about 120K than that of previous circuit and it is also tolerant for dead pixel in MWIR detector. The designed circuit was fabricated using0.6um 2-poly 3-metal CMOS process. We measured that the designed circuit outputs MWIR signal and LWIR signal simultaneously and saturation current isolationcircuit also operates well. Next, measured noise was about 53uV at room temperature and it can be assumed that designed circuit can satisfy nearly 95% BLIP condition at 77K. HgCdTe 64×2 중원적외선 이중대역 동시검출기를 위한 포화전류차단 회로를 갖는 BDI입력방식의 신호취득회로(ROIC)를 설게하였다. 제안된 포화차단 회로를 통해서 중적외선 신호가 포화되면 원적외선 신호도 왜곡이 일어나던 기존의 문제점을 해결함으로써 120K정도 더 넓은 온도 영역의 물체까지 측정할 수 있는 범위를 확보하고 중적외선 검출기에서 발생하는 dead pixel에 의해 원적외선 검출기의 성능은 영향받지 않는 특성을 보였다. 회로 제작에 사용한 공정은 0.6um 2-poly 3-metal Hynix CMOS 공정이었다. 측정결과 중적외선 신호와 원적외선 신호가 동시에 처리되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 측정된 잡음의 크기는 상온에서 53uV로서 동작온도 77K의 값으로 환산시켜 보았을 때 27uV로 ROIC의 특성이95% BLIP 조건을 만족함을 알 수 있었다.

고 개구율 화소보상회로를 갖는 저전력 LTPS AMOLED 패널 설계

강홍석(Hong Seok Kang),우두형(Doo Hyung Woo) 大韓電子工學會 2010 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.47 No.10

본 연구를 통해서 대 면적, 저 전력 AMOLED 응용에 적합한 고 개구율 픽셀 보상회로와 이에 대한 구동회로를 제안하였다. 균일도는 다소 떨어지지만 안정성과 이동도가 뛰어난 저온 다결정 실리콘(LTPS) 박막 트랜지스터(TFT)를 기반으로 설계했다. 픽셀의 불량률을 낮추고 배면발광방식에 적합하도록 픽셀 보상회로를 보다 간단하게 개선하여 고 개구율 특성을 갖도록했다. 제안하는 고 개구율 픽셀 보상회로는 일반적인 구동방식을 사용할 경우 명암비에서 큰 손해를 볼 수가 있으므로, 명암비를 높게 유지하기 위한 구동방식 및 구동회로를 제안하여 검증하였다. 이와 더불어 동영상 특성을 개선하기 위해 black data insertion 방식을 구현할 수 있도록 설계했다. 배면발광방식의 19.6" WXGA AMOLED 패널에 대해 설계했으며, 픽셀의 평균 개구율은 41.9%로 기존에 비해 8.9% 증가했다. TFT의 V<SUB>TH</SUB> 편차가 ±0.2V일 때, 패널의 불균일도와 명암비는 각각 6% 이하와 10만:1 이상으로 예측되었다. We proposed the new pixel compensation circuit with high aperture ratio and the driving method for the large-area, low-power AMOLED applications in this study. We designed with the low-temperature poly-silicon(LTPS) thin film transistors(TFTs) that has poor uniformity but good mobility and stability. To lower the error rate of the pixel circuit and to improve the aperture ratio for bottom emission method, we simplified the pixel compensation circuit. Because the proposed pixel compensation circuit with high aperture ratio has very low contrast ratio for conventional driving methods, we proposed the new driving method and circuit for high contrast ratio. Black data insertion was introduced to improve the characteristics for moving images. The pixel circuit was designed for 19.6" WXGA bottom-emission AMOLED panel, and the average aperture ratio of the pixel circuit is improved from 33.0% to 41.9%. For the TFT's VTH variation of ±0.2V, the non-uniformity and contrast ratio of the designed panel was estimated under 6% and over 100000:1 respectively.

High-speed non-uniformity correction without TEC for microbolometer FPA

여준동(Jun-Dong Yeo),우두형(Doo-Hyung Woo) 대한전자공학회 2021 대한전자공학회 학술대회 Vol.2021 No.6

This paper describes a new CMOS readout circuit, which makes the microbolometer focal plane array have low spatial noise over a wide operating temperature range without a thermoelectric cooler. The readout circuit corrects the nonuniformity of each microbolometer pixel by the proposed start-up correction and aging correction technique using IR OLED. The proposed readout circuit finds sensor correction coefficient by interpolation method using IR OLED and enables high-speed correction by using pixel level ADC. A 0.18−㎛ standard CMOS process is applied to the proposed circuit. The simulated results of the circuit show that the spatial noise is less than the allowed spatial noise for the equivalent temperature difference of 50mK over a wide operating temperature range.