Ever since the advent of transistor, the growth of integrated circuit(IC) has been remarkable one. Now ICs have penetrated and been absorbed into our daily lives. They are literally everywhere - not only in electronic devices such as computer and calculator, but also in mechanical devices like car, airplane, elevator and so on. Although this made the system safer and more convenient, mechanical system produces noise and degrade performance of electronic devices.
In this paper, the effect of noise on VGA of UHF RFID reader system in automotive vehicle is analyzed. The critical noise path is defined and the effect of noise is modeled. Then the noise environment of automotive vehicle is defined. The characteristic of the noise environment is examined and the result is analyzed with modeled VGA.
트랜지스터가 발명된 이후 집적회로는 눈부신 발전을 이룩하였으며 우리 일상생활에 널리 보급되었다. 현재 집적회로는 컴퓨터나 계산기와 같은 전자기기뿐만 아니라 자동차, 비행기, 엘리베이터와 같은 기계장치에도 없어서는 안 될 필수적인 부품이 되었다. 자동차와 같은 기계장치에서 집적회로는 엔진의 물리적인 힘으로부터 전력을 얻는데, 이때 엔진 및 부품의 동작으로 인해 상당한 크기를 갖는 낮은 주파수의 잡음이 전원에 포함된다. 이러한 잡음은 집적회로의 오동작을 유발하고, 집적회로가 오동작을 하면 전체 장치의 동작에 문제가 발생할 수 있으며 이는 커다란 사고로 연결 될 수 있다. 그러나 높은 주파수를 갖는 잡음의 영향은 이미 많은 연구가 되어 있으나 낮은 주파수 잡음의 영향은 아직 연구가 미비한 실정이다.
본 연구에서는 무선인식 리더용으로 제작된 가변 이득 증폭기의 전원 및 신호에 잡음이 있을 경우 그 영향을 분석하였다. 가변 이득 증폭기는 안테나의 거리, 신호전송환경 등에 따라 변하는 신호의 세기를 일정한 크기를 갖도록 증폭하여 ADC에 전달하는 역할을 수행한다. 따라서 down converting이 된 이후의 낮은 주파수 신호를 주로 다루게 되며, 저주파 잡음에 큰 영향을 받는다.
잡음의 영향을 알아보기 위하여 우선 증폭기 회로를 집적회로 수준에서 전원 및 바이어스에 잡음이 있을 경우 어떠한 동작을 하는가를 분석하였다. 이 분석을 통해 잡음의 critical path를 찾아내고 그 잡음이 가변 증폭기에 미치는 영향을 수식으로 정리하였다. 그리고 이 수식을 시뮬레이션으로 검증하였다. 또한 잡음의 크기, 주파수 및 잡음이 인가된 단자의 특성에 따른 영향을 시뮬레이션을 통하여 알아보았다. 다음으로 잡음이 회로 기판이나 신호선을 타고 집적회로로 유입되는 경로와 양을 분석 및 모델링 하였다. 그리고 최종적으로 측정으로 검증하였다.
차동구조로 설계된 회로에는 완벽한 대칭을 가정하였을 때 차동잡음의 효과가 거의 없다. 그런데 저주파의 잡음의 경우 파장이 매우 길기 때문에 유입경로의 길이나 구조에 따른 capacitance 혹은 inductance의 영향을 거의 받지 않아 차동구조를 갖는 회로의 대칭 단자들에 항상 동일한 크기의 동상 잡음이 인가된다고 생각할 수 있다. 따라서 차동구조의 회로에는 저주파 잡음에 의한 영향이 미미하다. 그러나 차동구조를 갖지 않는 회로에는 그 잡음이 제거 되지 않으며, 따라서 잡음의 critical path가 된다. 본 가변 이득 증폭기에서는 이득을 조절하는 DC bias 단자가 critical path이다. 이 단자에 잡음이 인가되었을 경우 가변 이득 증폭기의 출력에 대한 수식이 본 연구에서 제시되었다. 이는 시뮬레이션으로 검증되었으며, 또한 잡음의 크기, 주파수 등에 따른 경향성을 시뮬레이션을 통해 얻었다. Critical path 단자의 잡음원은 전원으로, 잡음이 직접 인가될 수도 있고 reference change via를 통해 인가될 수도 있다. 제시된 수식과 모델을 검증하기 위하여 high-Z probe와 oscilloscope를 사용하여 파형을 측정하였으며 그 결과를 FFT하여 정리, 비교하였다.
