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https://www.krm.or.kr/krmts/link.html?dbGubun=SD&m201_id=10011508&local_id=10015931
네거티브 임피던스 회로에 대한 고찰과 그 응용에 관한 연구
Reports NRF is supported by Research Projects( 네거티브 임피던스 회로에 대한 고찰과 그 응용에 관한 연구 | 2005 Year 신청요강 다운로드 PDF다운로드 | 유귀성(연세대학교) ) data is submitted to the NRF Project Results
Researcher who has been awarded a research grant by Humanities and Social Studies Support Program of NRF has to submit an end product within 6 months(* depend on the form of business)
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  • Researchers have entered the information directly to the NRF of Korea research support system
Project Number D00049
Year(selected) 2005 Year
the present condition of Project 종료
State of proposition 재단승인
Completion Date 2008년 10월 31일
Year type 결과보고
Year(final report) 2008년
Research result report
  • Abstract
  • 1960년대 이후로 개발된 negative resistance, negative capacitance, negative inductance에 대한 특성이 고찰 되었으며 negative impedance가 사용되었던 응용분야가 소개 되었다. 이들 negative impedance성분들은 실리콘 면적을 많이 소비하지 않은 채로 원하지 않는 성분을 제거하거나 원하는 성분을 강화하기 위해 사용될 수 있다. 본 논문에는 여러 가지 성분으로 사용될 수 있는 negative impedance 회로가 제안되었으며, 제안된 회로의 impedance 성분 중 음의 실수 성분을 제거하기 위해 positive resistor가 직렬로 연결되었다. 또한 본 논문에 제안된 회로의 sensitivity와 noise 특성이 분석되었다. 더욱이, 제안된 회로는 oscillator를 구현하기 위해서 사용되었으며, 제안된 oscillator는 일반적인 LC oscillator 및 ring oscillator와 비교하기 위해 200mVpp 출력 전압과 900MHz의 출력 주파수를 갖도록 설계되었다. 제안된 오실레이터는 0.18μm CMOS 공정으로 설계되었다.
    제안된 회로가 전력소모를 줄이기 위해 제안된 oscillator에 적용 되었을 때, 기존의 LC oscillator에 비해 30%의 전력을 줄일 수 있었다. 또한 inductor가 없는 resonant oscillator에 사용되었을 때, 기존 LC oscillator에 비해 57배 적은 실리콘 면적을 요구하였다. 또한, negative impedance회로가 2.5Gbps limiting amplifier에 적용되었고, 전력소모 및 gain-bandwidth product 측면에서 기존의 것들보다 우수성을 가지고 있음을 증명하였다. 제안된 limiting amplifier는 0.18µm CMOS 공정으로 설계 되었다. 측정결과 설계된 limiting amplifier는 2.3GHz의 대역폭, 40dB의 DC 이득, 5.2mW의 전력 소모를 보여주었다. 또한 231-1의 PRBS신호를 입력 신호로 주었을 때, 0.053UI RMS jitter 및 9.5mVpp input sensitivity를 보여주었다.
    두 예로부터, 적은 실리콘 면적으로 높은 갚을 갖는 resistor를 구현할 수 있으며, 원하지 않는 부하 capacitance 성분을 negative capacitor를 이용하여 줄이거나 제거할 수 있음을 알 수 있다. 또한 물리적으로 불가능한 transfer function이나 impedance function을 negative impedance성분을 가지고 구현할 수 있음을 알 수 있다. 그러나 여분의 active 회로가 추가되어야 하므로 그로 인한 noise특성은 악화되는 단점을 가지고 있다. 또한 제안된 회로의 negative impedance값들이 transconductance의 함수로 주어지고 또한 transconductance는 제안된 회로의 output 전압에 의해 변화되므로 이러한 연관성을 제거하기 위해 output node와 transconductance 부분을 나누어 줌으로써 제안된 negative impedance의 성능을 최대화 시킬 수 있으며, 이에 대한 보다 많은 연구가 필요하다
  • Research result and Utilization method
  • 본 연구 과제를 통하여 확보된 기술을 통하여 초고속 회로 설계에 있어서 속도를 제한하는 원인중의 하나였던 고주파수 임피던스의 제약을 네거티브 임피던스를 이용하여 제거함으로써 초고속 회로 설계를 좀 더 용이하게 할 수 있는 이론적 방법론을 확보하였다. 본 과제에서 제시된 이론적 배경을 토대로 구현된 초저전력 리미팅 앰프는 광통신에 있어서 중요한 단위 블록으로써 추후 트랜스임피던스 앰프 및 CDR (clock data recovery)회로들을 함께 integration함으로써 하나의 완성된 광네트워크를 구현할 예정이며, 또한 negative impedance를 사용한 oscillator는 inductor를 사용하는 LC oscillator보다 비용면에 있어서 값싸게 만들 수 있고 전력소모 또한 훨씬 작기 때문에 값싼 무선 네트워크 구성에 활용할 예정이다.
  • Index terms
  • 리미팅 증폭기, 네거티브 캐패시턴스, 네거티브 임피던스, 네거티드 인덕턴스, 네거티브 임피던스 변환기, 네거티브 레시스턴스, 파워 세이빙 오실레이터, 레조넌트 오실레이터
  • List of digital content of this reports
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