<재단 제25기 해외유학장학생 Harvard U. 전기전자공학과 2009년 6월 졸업, 현 보스턴컨설팅그룹 컨설턴트>

하버드에서 내가 개발한 PLL 기반 두 가지의 응용 시스템이 박사학위 논문을 이루고 있다. 내가 개발한 첫 번째 시스템은 무선 송수신기에 쓰여지는 PLL 주파수 합성기이다. 주파수 합성기는 PLL이 많이 사용되고 있는 응용분야이며 여러 가지 종류의 PLL 주파수 합성기가 존재한다. 나는 새로운 PLL 주파수 합성기를 개발하는데 기여하였다. 이 새로운 PLL주파수 합성기는 정상상태에서는 좁은 대역폭의 integer 주파수 division 모드로 동작하며, 경과상태에서는 넓은 대역폭의 fractional 주파수 division 모드로 동작한다. 이 다른 대역폭을 가진 하이브리드 PLL은 Crowley의 널리 사용되는 변화 가능한 대역폭 PLL의 확장이다. 저잡음은 좁은 대역폭을 필요로 하나 fast lock은 넓은 대역폭을 필요로 한다. Crowley의 방법은 이 trade-off를 경과상태에서는 fast lock을 위하여 넓은 대역폭을, 정상상태에서는 저잡음을 위하여 좁은 대역폭을 사용하여 극복하였다. 이 방법은 잡음은 정상 상태에서만 문제가 되며, lock time은 경과상태에서만 문제가 된다는 사실을 이용하였다. 그러나 현재까지 Crowley의 방법은 고정된 주파수 division 모드에만 한정이 되어 있었다. 이 논문에서 제안하는 하이브리드 PLL은 대역폭과 주파수 division 모드를 모두 변화시킴으로써 기존 Crowley의 방법과 같이 잡음과 lock time간의 trade-off를 극복할 뿐만 아니라 integer 주파수 division 아키텍처의 설계 용이성 및 fractional division 아키텍처의 fast lock을 동시에 달성한다.

첫 번째 연구와는 달리, 나의 두 번째 연구는 보다 PLL의 응용 분야를 넓히는 보다 높은 목적을 지향한다. 이번 연구에서 처음으로, 널리 사용되는 PLL의 변종인 DLL이 집적 온도 측정 센서를 만드는 데 사용되었다. 바이폴라 트랜지스터의 온도에 따라 변하는 베이스-에미터 전압을 A/D 컨버터를 통하여 측정하는 일반적인 집적 온도 측정 센서와는 다르게, 이 센서는 CMOS 인버터의 온도에 따라 변하는 지연 시간을 두 종류의 DLL을 사용하여 측정하였다. 첫 번째 DLL은 온도에 영향을 받지 않는 지연 시간 기준 세트를 합성하는데 사용되었고, 두 번째 DLL은 CMOS 인버터의 온도에 따라 변하는 지연 시간을 첫 번째 DLL에 의하여 합성된 온도에 영향을 받지 앉는 지연 시간 기준과 비교하여 디지털 온도 측정값으로 변환하는 TDC로 사용되었다. 이 CMOS 온도 측정 센서는 디지털 시스템이고 바이폴라트랜지스터가 아닌 일반 CMOS 트랜지스터만을 사용하므로 마이크로프로세서의 온도 모니터링에 보다 적합할 것이다. 이 연구 전의 최근에 이미 인버터 지연 시간을 바탕으로 한 온도 측정 센서들이 존재하지만, 그 센서들은 DLL을 사용하지 않고 카운터를 기반으로 한 cyclic TDC를 크리스털 발진기에서 제공되는 한 종류의 지연 시간 기준과 함께 사용하였다. DLL을 사용함으로써 이번 연구는 기존 연구에 비하여 동일한 측정 감도에서 훨씬 높은 측정 대역폭을 제공한다. 이 DLL 기반으로 한 온도 측정 센서는 PLL 및 온도 측정 센서 설계자들에게 새로운 설계 영역을 열어줄 수 있을 것이다.