저전력 정밀 센서 계측을 위한 온칩 변환 회로(온도 F→및 포토커런트 기록)

Low-Power Precision Sensor Interface Converters for On-Chip Thermal Monitoring and Photocurrent Recording

연구 내용

온도 정보를 정밀하게 변환하는 BJT 기반 temperature-to-frequency 회로와 선형 포토커런트 기록 전단을 구현하는 연구

본 연구는 온칩 센서 신호를 디지털로 변환하기 위한 저전력·고선형 혼합신호 회로를 설계하는 연구입니다. 온도 모니터링을 위해 BJT 코어의 CTAT/PTAT 성분을 relaxation oscillator 기반의 아날로그 적분·비교 구조로 주파수로 매핑하고, comparator 오프셋 및 적분기 리셋 정착 오차를 줄이기 위해 capacitor flipping 기법을 적용합니다. 누설과 기생 BJT 생성을 억제하기 위해 triple well과 bootstrapped NMOS 스위치를 사용합니다. 또한 포토커런트 기록에서는 VCO 기반 quantizer와 디지털 low-pass filter의 피드백 구조를 사용하고, dual PWM buffered R-DAC로 선형성과 면적 효율을 동시에 개선하며 루프 이득 캘리브레이션과 패러사이트 완화 경로를 포함합니다.

관련 프로젝트

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연구 흐름

초기에는 2022년 BJT 기반 temperature-to-frequency 변환기를 통해 온칩 온도 모니터링에서 변환 오차와 리셋 정착 관련 비이상 요인을 함께 저감하는 흐름을 구축했습니다. 이후 comparator 오프셋 제거와 누설 억제를 위한 회로적 보정 기법을 구체화하는 방향으로 연구를 이어갔습니다. 2025년에는 포토커런트 기록 전단으로 확장하여 VCOQ-필터 피드백 구조와 dual PWM buffered R-DAC를 적용한 선형·고역동범위 읽기 구조를 제안했습니다. 이 과정에서 루프 이득 캘리브레이션과 포화 손실 저감 경로를 포함하여 실사용 관점의 신뢰도를 개선하는 흐름을 확보했습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

칩 내부 온도 모니터링
센서용 temperature-to-frequency 변환
포토다이오드 포토커런트 기록
저왜곡 광신호 판독
PWM 기반 R-DAC 선형화
루프 캘리브레이션 기반 정밀 변환
온칩 계측용 혼합신호 IC
에너지 효율 센서 인터페이스
고역동범위 광전 변환
정착 오차 저감형 변환기 설계