I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   E l e c t r i c a l   a n d   C o m p u t e r   E n g i n e e r i n g   ( I J E C E )   V o l . 2 ,   N o . 3 ,   J u n e   2 0 1 2 ,   p p .   2 9 3 ~ 3 0 0   I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8     2 9 3       J o u r n a l   h o m e p a g e :   h t t p : / / i a e s j o u r n a l . c o m / o n l i n e / i n d e x . p h p / I J E C E   A   5 . 9   G H z   L o w   P o w e r   a n d   W i d e   T u n i n g   R a n g e   C M O S   C u r r e n t - c o n t r o l l e d   R i n g   O s c i l l a t o r       P r a p t o N u g r o h o * / * * * ,   R a m e s h   K .   P o k h a r e l * * ,   H a r u i c h i K a n a y a * ,   K e i j i Y o s h i d a *   *   G r a d u a t e   S c h o o l   o f   I n f o r m a t i o n   S c i e n c e   a n d   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   K y u s h u   U n i v e r s i t y   * *   Ce n t e r   f o r   J a p a n   E g y p t   Co o p e r a t i o n   i n   S c i e n c e   a n d   T e c h n o l o g y ,   K y u s h u   U n i v e r s i t y   * * *   D e p a r t e m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g   a n d   I n f o r m a t i o n   T e c h n o l o g y ,   U n i v e r s i t a s G a d j a h M a d a       A r t i c l e   I n f o     A B S T R A C T   A r t i c l e   h i s t o r y :   R e c e i v e d   J a n   1 1 th ,   2 0 1 2   R e v i s e d   J a n 1 6 th ,   2 0 1 2   A c c e p t e d   F e b   2 4 th ,   2 0 1 2       D e s i g n i n g   l o w   p o w e r ,   l o w   n o i s e ,   w i d e   t u n i n g   r a n g e   a n d   s m a l l   s i z e   c i r c u i t   i n   o n e   s i n g l e   c h i p   i s   v e r y   c h a l l e n g i n g .   T h i s   p a p e r   d e s c r i b e s   a l o w   p o w e r ,   w i d e   t u n i n g   r a n g e   t h r e e - s t a g e   c u r r e n t - c o n t r o l l e d   r i n g   o s c i l l a t o r   ( CCO )   w h i c h   h a s   b e e n   d e s i g n e d o n   0 . 1 8 m m   CM O S   t e c h n o l o g y .   T h e   CCO   c i r c u i t   h a s   t u n i n g   r a n g e   f r o m   2 5 1   M H z   t o   5 . 5   G H z   o r   i t   h a s   t u n i n g   w i d t h   1 8 3 % .   U s i n g   1 . 8 V   s u p p l y   v o l t a g e ,   t h e   CCO   c i r c u i t   c o n s u m e s   c u r r e n t   f r o m 1 4 4   m A   t o   9 . 7 6 m A .   P h a s e   n o i s e   i s   - 1 0 4   d Bc   / H z   a t   5 . 5   G H z   a n d   4 M h z   o f f s e t   f r e q u e n c y .     F o M   i s   - 1 5 4 . 4   d Bc   / H z   w h i c h   i s   t h e   b e s t   a m o n g   p u b l i s h e d   c o u n t e r p a r t   p a p e r s .   T h e   s i z e   o f   t h e   c o r e   o s c i l l a t o r   c i r c u i t s   w i t h o u t   b o n d i n g   p a d s   i s   o n l y   0 . 0 0 0 3   m m 2 .   K e y w o r d :   C u r r e n t - c o n t r o l l e d   o s c i l l a t o r   R i n g   o s c i l l a t o r s   C M O S   L o w   p o w e r   W i d e   t u n i n g   r a n g e   Co p y r i g h t   ©   2 0 1 2   I n s t i t u t e   o f   A d v a n c e d   E n g i n e e r i n g   a n d   S c i e n c e .     A l l   r i g h t s   r e s e r v e d .   C o r r e s p o n d i n g   A u t h o r :   P r a p t o N u g r o h o ,     * G r a d u a t e   S c h o o l   o f   I n f o r m a t i o n   S c i e n c e   a n d   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   K y u s h u   U n i v e r s i t y ,   M o t o o k a   7 4 4 ,   N i s h i - k u ,   F u k u o k a   8 1 9 - 0 3 9 5 ,   J a p a n .     * * * D e p a r t e m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g   a n d   I n f o r m a t i o n   T e c h n o l o g y , F a c u l t y   o f   E n g i n e e r i n g ,     U n i v e r s i t a s G a d j a h M a d a , J a l a n G r a f i k a   N o   2 ,   Y o g y a k a r t a   5 5 2 8 1 ,   I n d o n e s i a .   E m a i l :   t a t o k @ u g m . a c . i d       1 .   I N T R O D U C T I O N   O s c i l l a t o r   i s   a   c r u c i a l   c o m p o n e n t   i n   p h a s e - l o c k e d   l o o p   ( P L L )   a n d   p h a s e   l o c k e d   l o o p   i s   o n e   o f   t h e   k e y   e l e m e n t s   i n   m a n y   c o m m u n i c a t i o n   d e v i c e s   a n d   c i r c u i t s .   A c c o r d i n g   o n   i t s   c o n t r o l l i n g   i n p u t ,   o s c i l l a t o r   c a n   b e   c l a s s i f i e d   i n t o   t w o   g r o u p s ,   v o l t a g e - c o n t r o l l e d   o s c i l l a t o r   ( V C O )   a n d   c u r r e n t - c o n t r o l l e d   o s c i l l a t o r   ( C C O )   a s   s h o w n   i n   F i g .   1 ( a )   a n d   1 ( b ) . A m o n g   t h e   o s c i l l a t o r   t y p e s ,   L C   o s c i l l a t o r   i s   w i d e l y   u s e d   b e c a u s e   i t   h a s   b e t t e r   p h a s e   n o i s e .   H o w e v e r ,   L C   o s c i l l a t o r s   h a v e   n a r r o w   t u n i n g   r a n g e   a n d   n e e d   l a r g e   d i e   a r e a .   R i n g   o s c i l l a t o r s i n   t h e   o t h e r   h a n d   p r o v i d e   w i d e   t u n i n g   r a n g e ,   r e l a t i v e l y   c o n s t a n t   v o l t a g e   s w i n g   a n d   l o w   v o l t a g e   o p e r a t i o n   [ 1 ] ,   [ 2 ] ,   [ 7 ] .   T h e s e   o s c i l l a t o r s   a l s o   r e q u i r e   l e s s   d i e   a r e a   c o m p a r e d   w i t h   L C   c o u n t e r p a r t   a n d   c a n   b e   b u i l t   i n   a n y   s t a n d a r d   C M O S   p r o c e s s e s .     V a r i o u s   t o p o l o g i e s   o f   r i n g   o s c i l l a t o r   c i r c u i t s   h a v e   b e e n   r e p o r t e d   i n   t h e   l i t e r a t u r e s .   A m o n g   t h e m ,   t h r e e - s t a g e   r i n g   o s c i l l a t o r   t o p o l o g y   h a s   b e e n   r e p o r t e d   s u c c e s s f u l l y   i n   [ 8 ] ,   [ 1 1 ]   a n d   [ 1 2 ] .   T h i s   s u c c e s s   m a k e s   t h r e e - s t a g e   t o p o l o g y   v e r y   a t t r a c t i v e .   T h i s   p a p e r   p r e s e n t s   t h e   a n a l y s i s   a n d   d e s i g n   o f   5 . 5   G H z   c o n t r o l l e d   o s c i l l a t o r   i n   w h i c h   i t s   f r e q u e n c y   v a r i e s   l i n e a r l y   w i t h   i t s   l o a d   c u r r e n t   s o u r c e   o r   i t   c a n   b e   w r i t t e n   a s   a   c u r r e n t   c o n t r o l l e d   o s c i l l a t o r   ( C C O ) .   C i r c u i t   a r c h i t e c t u r e   i s   d e s c r i b e d   i n   S e c t i o n   I I   a l o n g   w i t h   a   s i m p l i f i e d   a n a l y s i s   f o r   i t s   f r e q u e n c y   o f   o s c i l l a t i o n .   S e c t i o n   I I I   p r e s e n t s   o s c i l l a t o r   d e s i g n   a n d   p o s t   l a y o u t   s i m u l a t i o n   r e s u l t s .   F i n a l l y ,   S e c t i o n   I V   c o n c l u d e s   t h e   p a p e r .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I J E C E     V o l .   2 ,   N o .   3 ,     J u n e   2 0 1 2 2 9 4 F i g u r e   F i g u r e   2 . C i r c u i t   o f   t h e       F i g u r e   2   :     2 9 2     3 0 0     u r e   1 . A   b l o c k   d i a g r a m   o f   a   V C O   ( a )   a n d   C C O   ( b ) .     C i r c u i t   o f   t h e   p r o p o s e d   t h r e e - s t a g e   r i n g   o s c i l l a t o r   w i t h   c u r r e n t   l o a d u r e 3 . S i m p l i f i e d   s t e a d y   s t a t e   o s c i l l a t i n g   w a v e f o r m s .     I S S N : 2 0 8 8 - 8 7 0 8   c u r r e n t   l o a d .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     A   5 . 9   G H z   L o w   P o w e r   a n d   W i d e   T u n i n g   R a n g e   C M O S   C u r r e n t 2 .   C I R C U I T   A R C H I T E C T U R E F i g .   2   s h o w s   g e n e r a l   t o p o l o g y   o f   t h e   t h r e e - s t a g e   i n v e r t i n g   r i n g   o s c i l l a t o r C u r r e n t   s o u r c e   c a n   b e   i m p l e m e n t e d   b y   u s i n g   A   s i m p l i f i e d   a n a l y s i s   o f   t h i s   c i r c u i t   b y   u N M O S   a s s u m e d   b e c o m e s   s h o r t   c i r c u i t   w h e n   i t s   g a t e B y   t h i s   a s s u m p t i o n , o n l y   o n e   N M O S   c a n   i d e n t i c a l   o r   i n   o t h e r   w o r d   t h e y   h a v e   s a m e   V o f   e a c h   t r a n s i s t o r   a s   s h o w n   i n   F i g .   I t   c a n   b e   s e e n   f r o m   t h e   p i c t u r e   t h a t 2 T / 3 w h e n   t h e   c h a r g i n g   p r o c e s s   i n   t h e   c a p a c i t o r t h r e s h o l d   v o l t a g e   ( V T H )   a n d   O F F   w h e n   i t s   g a t e   v o l t a g e   r e a p e r i o d .   T h u s   N M O S   i s   O N   i n   T / 3   p e r i o d .   r i s e s   f r o m   z e r o   t o   s o m e   p o i n t   b e f o r e   V V 1   r e a c h   s o m e   p o i n t   a b o v e   V T H o u t p u t   ( V 2 )   g o e s   t o   g r o u n d .   T h u s ,   b t u r n i n g   o f f   w h i c h   t h e n   t h e   c h a r g i n g   p r o c e s s   o f   C 2   i s   t a k i n g   p l a c e .   o u t p u t   i s   z e r o   a n d   i t   i s   t u r n e d   o f f r i s e s   f r o m   z e r o   a t   a   s l o p e   o f   I / C   a n d   m e c h a n i s m ,   w e   c a n   d e r i v e   f o r m u l a e   T H V I C = T 3     T h u s   T H C V I = f 3     I t   s h o w s   t h a t   f r e q u e n c y   v a r i e s   l i n e a r l y   w i t h   a p p l i c a t i o n s .   T h e   m i n i m u m   s u p p l y   v o l t a g e   c a n   b e   c a l c u l a t e d   b y   l o o k i n g   a t   t h e   m a x i m u m   o u t p u t   v o l t a g e   2 V a d d e d   b y   t h e   m i n i m u m   o p e r a t i n g   v o l t a g e   o f   t h e   c u r r e n t   s o u r c e   a s   b e l o w ( ) I T H D D V + = 2 V m i n V   w h e r e V I i s   t h e   m i n i m u m   o p e r a t i n g   v o l t a g e   o f   t h e   c u r r e n t   s o u r c e d e v i c e   a s   c u r r e n t   s o u r c e .   I t   c a n   b e I n   p r a c t i c e ,   s t e a d y   s t a t e   o s c i l l a t i n g   w a v e f o r m   c a n n o t   b e h a v e   a s   i d e a l   a s   s h c i r c u i t   n e e d s   a   s m a l l   d u r a t i o n   ( d r e s i s t a n c e   w h e n   t u r n   o n .   F i g . 4   i l l u s t r a t e F i g u r e 4 .   S t e a d y   s t a t e   w a v e f o r m s   w h e n   e a c h   N M O S   h a s   f i n i t e   W   a n d   L   I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   A   5 . 9   G H z   L o w   P o w e r   a n d   W i d e   T u n i n g   R a n g e   C M O S   C u r r e n t - c o n t r o l l e d   .   C I R C U I T   A R C H I T E C T U R E   g e n e r a l   t o p o l o g y   o f   t h e   p r o p o s e d c u r r e n t - c o n t r o l l e d   r i n g   o s c i l l a t o r s t a g e   i n v e r t i n g   r i n g   o s c i l l a t o r   [ 2 ] .   I n v e r t i n g   s t a g e   c o n s i s t   o f   N M O S   i n v e r t e r s   d r i v i n g   a   c u r r e n t   s o u r c e . C u r r e n t   s o u r c e   c a n   b e   i m p l e m e n t e d   b y   u s i n g   r e s i s t i v e   l o a d   c i r c u i t .   A   s i m p l i f i e d   a n a l y s i s   o f   t h i s   c i r c u i t   b y   u s i n g   a   s w i t c h   m o d e l   o f   N M O S i s   N M O S   a s s u m e d   b e c o m e s   s h o r t   c i r c u i t   w h e n   i t s   g a t e - s o u r c e   v o l t a g e   V G S   e x c e e d s   i t s   t h r e s h o l d   v o l t a N M O S   c a n   t u r n   o n   a t   a n y   g i v e n   t i m e .   A s s u m e d   t h e   t h r e e   N M O S   d e v i c e s   a r e   t h e y   h a v e   s a m e   V T H ,   t h e   t o t a l   p e r i o d   T   c a n   b e   d i v i d e d   e q u a l l y   b y   t h e   O N   d u r a t i o n   c h   t r a n s i s t o r   a s   s h o w n   i n   F i g .   3 .   c a n   b e   s e e n   f r o m   t h e   p i c t u r e   t h a t o n e   N M O S   c a n   t u r n o n   f o r   T / 3 p e r i o d   a n d   p r o c e s s   i n   t h e   c a p a c i t o r   i s   t a k i n g   p l a c e .   A n   N M O S   i s   O N   w h e n   i t s   g a t e   v o l t a g e   r e a c h   a n d   O F F   w h e n   i t s   g a t e   v o l t a g e   r e a c h   2 V T H .   V o l t a g e   r i s e s   f r o m   V T h u s   N M O S   i s   O N   i n   T / 3   p e r i o d .   F o r   e x a m p l e ,   i n   t h e   f i r s t   T / 3   p e r i o d e   w h e n   t h e   o u t p u t   o f   M 1   ( V 1 )   r i s e s   f r o m   z e r o   t o   s o m e   p o i n t   b e f o r e   V T H ,   t h e   n e x t   t r a n s i s t o r   ( M 2 )   i s   s t i l l   t u r n e d   o f f .   M 2   i s T H . M 2   i s   t u r n e d   o n u n t i l V 1   r e a c h   2 V T H i n   T / 3   p e r i o d .   W h e n   M 2   h u s ,   b e c a u s e   V 2   s u p p l y   t h e   g a t e   o f   M 3 ,   M 3   c h a n g e   i t s   s t a t e   f r o m   c h a r g i n g   p r o c e s s   o f   C 2   i s   t a k i n g   p l a c e .   E a c h   t r a n s i s t o r   i s   t u r n e d   o n i t   i s   t u r n e d   o f f   f o r   a n o t h e r   T / 3   d u r i n g   c h a r g i n g   t i m e   o f   o u t p u t   c a p a c i t o r   b y I / C   a n d   t h e n   t u r n   o n   t h e   n e x t   t r a n s i s t o r   i n   t h e   r i n g .   T h e r e f o r e f o r m u l a e   t o   o b t a i n   t h e   p e r i o d   o f   t h e   o s c i l l a t i o n   a s   f o l l o w s                           c y   v a r i e s   l i n e a r l y   w i t h   c u r r e n t   w h i c h   i s   a   d e s i r a b l e   p r o p e r t y   f o r   p h a s e a p p l i c a t i o n s .   T h e   m i n i m u m   s u p p l y   v o l t a g e   c a n   b e   c a l c u l a t e d   b y   l o o k i n g   a t   t h e   m a x i m u m   o u t p u t   v o l t a g e   2 V a d d e d   b y   t h e   m i n i m u m   o p e r a t i n g   v o l t a g e   o f   t h e   c u r r e n t   s o u r c e   a s   b e l o w                 i s   t h e   m i n i m u m   o p e r a t i n g   v o l t a g e   o f   t h e   c u r r e n t   s o u r c e   t h a t   c a n   b e   m i n i m i z e d   b y   t h e   u s e   o f   P M O S   .   I t   c a n   b e   a s   l o w   a s   P M O S   o v e r d r i v e   v o l t a g e .   I n   p r a c t i c e ,   s t e a d y   s t a t e   o s c i l l a t i n g   w a v e f o r m   c a n n o t   b e h a v e   a s   i d e a l   a s   s h o w n   i n   F i g .   d )   f o r   d i s c h a r g i n g   e a c h   o u t p u t   c a p a c i t o r   s i n c e   a n   N M O S   c a n n o t   h a v e   z e i l l u s t r a t e s   t h i s   b e h a v i o r .     S t e a d y   s t a t e   w a v e f o r m s   w h e n   e a c h   N M O S   h a s   f i n i t e   W   a n d   L   c o n t r o l l e d   .   ( P r a p t o   N u g r o h o )   2 9 5 c o n t r o l l e d   r i n g   o s c i l l a t o r .   I t   i s   b a s e d   o n   a   d r i v i n g   a   c u r r e n t   s o u r c e .   i s   p r o v i d e d   b y   [ 5 ] .   T h e   e x c e e d s   i t s   t h r e s h o l d   v o l t a g e   V T H .   a t   a n y   g i v e n   t i m e .   A s s u m e d   t h e   t h r e e   N M O S   d e v i c e s   a r e   t h e   t o t a l   p e r i o d   T   c a n   b e   d i v i d e d   e q u a l l y   b y   t h e   O N   d u r a t i o n   p e r i o d   a n d   t u r n   o f f   f o r   a n o t h e r   N M O S   i s   O N   w h e n   i t s   g a t e   v o l t a g e   r e a c h   o l t a g e   r i s e s   f r o m   V T H t o   2 V T H i n   T / 3   i n   t h e   f i r s t   T / 3   p e r i o d e   w h e n   t h e   o u t p u t   o f   M 1   ( V 1 )   .   M 2   i s   t u r n e d   o n   w h e n   i n   T / 3   p e r i o d .   W h e n   M 2   t u r n   o n ,   i t s   e c a u s e   V 2   s u p p l y   t h e   g a t e   o f   M 3 ,   M 3   c h a n g e   i t s   s t a t e   f r o m   t u r n i n g   o n   t o   t u r n e d   o n   f o r   T / 3 w h e n   i t s   o u t p u t   c a p a c i t o r   b y I . T h u s , t h e   o u t p u t   T h e r e f o r e , b a s e d   o n   t h i s     ( 1 )     ( 2 )   w h i c h   i s   a   d e s i r a b l e   p r o p e r t y   f o r   p h a s e - l o c k e d   a p p l i c a t i o n s .   T h e   m i n i m u m   s u p p l y   v o l t a g e   c a n   b e   c a l c u l a t e d   b y   l o o k i n g   a t   t h e   m a x i m u m   o u t p u t   v o l t a g e   2 V T H     ( 3 )   c a n   b e   m i n i m i z e d   b y   t h e   u s e   o f   P M O S   o w n   i n   F i g .   3   b e c a u s e   t h e   )   f o r   d i s c h a r g i n g   e a c h   o u t p u t   c a p a c i t o r   s i n c e   a n   N M O S   c a n n o t   h a v e   z e r o     S t e a d y   s t a t e   w a v e f o r m s   w h e n   e a c h   N M O S   h a s   f i n i t e   W   a n d   L .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I J E C E     V o l .   2 ,   N o .   3 ,     J u n e   2 0 1 2 2 9 6 T h i s   b e h a v i o r   h a s   a n   i n c r e a s i n g   e f f e c t   o n   i t s   p e r i o d   o f   o s c i l l a t i o n   ( T ) ,   w h i c h   i s   d e r i v e d   a s   f o l l o w s . C V V L T H I - I T + = d 3   C V V T H H 3 I T + =     w h e r e   V L   0   i s   t h e   m i n i m u m   d r a i n   v o l t a g e   o f   a n   N M O S   t o   c a r r y   c u r r e n t .   T h e   d y n a m i c   e q u a t i o n   d u r i n g   t h i s   d u r a t i o n   i s   d e r i v e d   a s   C β t d t d v C 2 2 2 I - I =     w h e r e   v o l t a g e   a t   t   =   0   t o   d   i s   V H   B y   d o i n g   s o m e   i n t e g r a t i o n   a n d   a l g e b r a i c   a n   e x a c t   f o r m u l a e   t o   d e t e r m i n i n g   T   a s   g i v e n   b y n + ) V ( V C T L T H - = 3 2 3 3 .   C I R C U I T S   D E S I G N   A N D   F i g . 5   s h o w s   t h e   c o r e   c i r c u i t   t h e   m a i n   i n v e r t i n g   s t a g e ,   w h i l e   M 4 ,   M 5 ,   M 6   t h a t   c o m m o n l y   f o r m e d   u s i n g   N M O S   s t a t i c   i n v e r t e r s   a r e   n o w   r e p l a c e d c o n s u m p t i o n   d e p e n d s   d i r e c t l y   o n   t h e   c u r r e n t .   H e n c e ,   s p i k e   f o u n d   i n   a   s t a t i c   i n v e r t e r   h a s   b e e n o v e r d r i v e   v o l t a g e   t h a t   i n c r e a s e s c o n n e c t i n g   t h e   g a t e   t o   g r o u n d   t o   o b t a i n   m a x i m u m   c u r r e n t   l o a d .   T h e r e   i s   n o   c a p a c i t a n c e   u s e d   i n   o r d e r   t o   g e t   h i g h   f r e q u e n c y   o u t p u t ,   b u t   t h e r e   a r e   p a r a s i t i c   c a p a c i t a n c e s   a t   t h e   o u t p u t   n o d e s   t h a t   c a n n o t   b e   e l i m w h i c h   c a n   r e d u c e   f r e q u e n c y   o u t p u t . T h e   c h i p   i s   i m p l e m e n t e d   i n   0 . 1 8 T h e   s i z e   o f   t h e   c o r e   o s c i l l a t o r   a n d   d i g i t a l   c o n t r o l   c i r c u i t s   i n c l u d e   b o n d i n g   p a d s   i s   0 . 0 9   m m w i t h o u t   b o n d i n g   p a d s ) .   T h i s   i s   n o t e d   a s   t h e   s m a l l e s t   c h i p   a r e a   c o m p a r e d     2   :     2 9 2     3 0 0   a n   i n c r e a s i n g   e f f e c t   o n   i t s   p e r i o d   o f   o s c i l l a t i o n   ( T ) ,   w h i c h   i s   d e r i v e d   a s   f o l l o w s .                           m   d r a i n   v o l t a g e   o f   a n   N M O S   t o   c a r r y   c u r r e n t .   T h e   d y n a m i c   e q u a t i o n   d u r i n g   t h i s                 a n d   V T H ,   w h i l e   L W C µ = o x n b   B y   d o i n g   s o m e   i n t e g r a t i o n   a n d   a l g e b r a i c   m a n i p u l a t i o n   a t   t h e   a b o v e   e q u a t i o n s a n   e x a c t   f o r m u l a e   t o   d e t e r m i n i n g   T   a s   g i v e n   b y   I m + n n + m + n + n - 3 2 7 4 2 2 7 4 2 3 2 3 2     C I R C U I T S   D E S I G N   A N D   P O S T   L A Y O U T   S I M U L A T I O N   R E S U L T S   c i r c u i t   o f   t h e   p r o p o s e d   c u r r e n t - c o n t r o l l e d   o s c i l l a t o r   c i r c u i t .   M 1 ,   M 2 ,   M 3   a r e   t h e   m a i n   i n v e r t i n g   s t a g e ,   w h i l e   M 4 ,   M 5 ,   M 6   a r e   t h e   r e s i s t i v e   l o a d   c i r c u i t s .   H o w e v e r ,   r e s i s t i v e   l o a d   d e v i c e s   t h a t   c o m m o n l y   f o r m e d   u s i n g   N M O S   s t a t i c   i n v e r t e r s   a r e   n o w   r e p l a c e d   b y   P M O S   r e s i s t i v e   l o a d   s o   t h a t n   d e p e n d s   d i r e c t l y   o n   t h e   c u r r e n t .   H e n c e ,   s p i k e   t h a t   i s   c a u s e d   b y   v o l t a g e   s u p p l y   h a s   b e e n   r e m o v e d .   U s i n g   P M O S   a s   c u r r e n t   s o u r c e   m a d e   o u t p u t   v o l t a g e   s w i n g .   P M O S   l o a d   g a t e   i s   o p e r a t e d   i n   s a t u r a t i o n   r e g i o n   b y   c o n n e c t i n g   t h e   g a t e   t o   g r o u n d   t o   o b t a i n   m a x i m u m   c u r r e n t   l o a d .   T h e r e   i s   n o   c a p a c i t a n c e   u s e d   i n   o r d e r   t o   g e t   h i g h   f r e q u e n c y   o u t p u t ,   b u t   t h e r e   a r e   p a r a s i t i c   c a p a c i t a n c e s   a t   t h e   o u t p u t   n o d e s   t h a t   c a n n o t   b e   e l i m r e d u c e   f r e q u e n c y   o u t p u t .   T h e   c h i p   i s   i m p l e m e n t e d   i n   0 . 1 8 m m   C M O S   t e c h n o l o g y .   P i c t u r e   o f   t h e   c h i p   l a y o u t   i s   s h o w n   i n   F i g .   T h e   s i z e   o f   t h e   c o r e   o s c i l l a t o r   a n d   d i g i t a l   c o n t r o l   c i r c u i t s   i n c l u d e   b o n d i n g   p a d s   i s   0 . 0 9   m m n d i n g   p a d s ) .   T h i s   i s   n o t e d   a s   t h e   s m a l l e s t   c h i p   a r e a   c o m p a r e d   t o   t h e   p u b l i s h e d   p a p e r s F i g u r e   5 . S c h e m a t i c   o f   t h e   d e s i g n e d   c i r c u i t .   I S S N : 2 0 8 8 - 8 7 0 8   a n   i n c r e a s i n g   e f f e c t   o n   i t s   p e r i o d   o f   o s c i l l a t i o n   ( T ) ,   w h i c h   i s   d e r i v e d   a s   f o l l o w s .     ( 4 )     ( 5 )   m   d r a i n   v o l t a g e   o f   a n   N M O S   t o   c a r r y   c u r r e n t .   T h e   d y n a m i c   e q u a t i o n   d u r i n g   t h i s     ( 6 )   ,   w e   c a n   c o m e   u p   w i t h     ( 7 )   c i r c u i t .   M 1 ,   M 2 ,   M 3   a r e   t h e   r e s i s t i v e   l o a d   c i r c u i t s .   H o w e v e r ,   r e s i s t i v e   l o a d   d e v i c e s   b y   P M O S   r e s i s t i v e   l o a d   s o   t h a t   p o w e r   c a u s e d   b y   v o l t a g e   s u p p l y   w h i c h   i s   t y p i c a l l y     V D S   c a n   b e   a s   l o w   a s   o p e r a t e d   i n   s a t u r a t i o n   r e g i o n   b y   c o n n e c t i n g   t h e   g a t e   t o   g r o u n d   t o   o b t a i n   m a x i m u m   c u r r e n t   l o a d .   T h e r e   i s   n o   c a p a c i t a n c e   u s e d   i n   o r d e r   t o   g e t   h i g h   f r e q u e n c y   o u t p u t ,   b u t   t h e r e   a r e   p a r a s i t i c   c a p a c i t a n c e s   a t   t h e   o u t p u t   n o d e s   t h a t   c a n n o t   b e   e l i m i n a t e d   m   C M O S   t e c h n o l o g y .   P i c t u r e   o f   t h e   c h i p   l a y o u t   i s   s h o w n   i n   F i g .   6 .   T h e   s i z e   o f   t h e   c o r e   o s c i l l a t o r   a n d   d i g i t a l   c o n t r o l   c i r c u i t s   i n c l u d e   b o n d i n g   p a d s   i s   0 . 0 9   m m 2   ( 0 . 0 0 0 3   m m 2   t o   t h e   p u b l i s h e d   p a p e r s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     A   5 . 9   G H z   L o w   P o w e r   a n d   W i d e   T u n i n g   R a n g e   C M O S   C u r r e n t   F i g u r e         I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   A   5 . 9   G H z   L o w   P o w e r   a n d   W i d e   T u n i n g   R a n g e   C M O S   C u r r e n t - c o n t r o l l e d   .   F i g u r e   6 .   C h i p   l a y o u t   o f   t h e   p r o p o s e d   C C O     F i g u r e   7 .   T u n i n g   c u r v e   o f   t h e   p r o p o s e d   C C O .   F i g u r e   8 .   O u t p u t   w a v e f o r m   a t   5 . 5   G H z .     c o n t r o l l e d   .   ( P r a p t o   N u g r o h o )   2 9 7 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I J E C E     V o l .   2 ,   N o .   3 ,     J u n e   2 0 1 2 2 9 8 F i g u r e   9 .   P h a s e   n o i s e F i g .   7   s h o w s   t h e   m e a s u r e d   C C O   t u n i n g   r a n g e .   I t   s h o w s   a   l i n e a r   t u n i n g   c u r v e .   T u n i n g   r a n g e   i s   o b t a i n e d   b y   v a r y i n g   i t s   v o l t a g e   s u p p l y   f r o m   0 . G H z   o r   a b o u t   1 8 3 %   w i d e . O u t p u t   w a v e f o r m   i n   5 . 5   G H z   i s   s h o w n   i n   F i t h a n   1 . 5   V o l t .   P h a s e   n o i s e   - 1 0 4   d B c / H z   a t   4   M H z   o f f s e t   f r e q u e n c y   f r o m   5 . 5   G H z   c a r r i e r   f r e q u e n c y i n   s i m u l a t i o n   r e s u l t   i n   F i g .   9 .     C u r r e n t   c o n s u m p t i o n   n o t e d   a s   l o w   a s   9 . 7 6   m A   a t   1 . 8 V   s u p p l y   v o l t a g e .   A t   2 5 1   M H z ,   p h a s e   n o i s e   a n d   p o w e r   c o n s u m p t i o n   i s   T a b l e   I   s u m m a r i z e   a n d   ( C C O )   t o   t h e   r e c e n t l y   p u b l i s h e d   p a p e r s   t h e   b e s t   F o M   p e r f o r m a n c e .   I t   h a s   a l s o   w i d e r   t u n i n g   r a n g e h i g h   f r e q u e n c y   o u t p u t   w i t h   a d e q u a t e   p h a s e   n o i s e .   F i g u r e   o f   m e r i t   ( F o M )   o f   t h e   p r o p o s e d   C C O   i s   d B c / H z ,   b y   u s i n g   F o M   d e f i n i t i o n   T a b l e   1 . P e r f o r m a n c e   C o m p a r i s o n .   R e f .   F r e q .   ( G H z )   T e c h n o l o g y [ 8 ]   2   B i C M O S   0 . 6   m m   [ 9 ]   2 . 2   B i C M O S   0 . 5   m m   [ 3 ]   3 . 6   C M O S   0 . 1 8   m m   [ 1 0 ]   2 . 2   B i C M O S   0 . 6   m m   [ 4 ]   1 1 . 5   B i C M O S   0 . 5   m m   [ 1 2 ]   3 . 5   C M O S   0 . 1 8   m m   [ 1 1 ]   1 0   i n P   H B T   [ 6 ]   1 . 8   B i p o l a r   T h i s   w o r k   5 . 5   C M O S   0 . 1 8   m m m m m   - - - - -     N o t   A v a i l a b l e     2   :     2 9 2     3 0 0   P h a s e   n o i s e o f t h e   p r o p o s e d   c u r r e n t - c o n t r o l l e d   o s c i l l a t o r   a t   s h o w s   t h e   m e a s u r e d   C C O   t u n i n g   r a n g e .   I t   s h o w s   a   l i n e a r   t u n i n g   c u r v e .   T u n i n g   r a n g e   i s   o b t a i n e d   b y   v a r y i n g   i t s   v o l t a g e   s u p p l y   f r o m   0 . 8 V   t o   1 . 8 V   r e s u l t i n g   o u t p u t   f r e q u e n c i e s   f r o m   2 5 1   M H z   t o   5 . 5   1 8 3 %   w i d e . O u t p u t   w a v e f o r m   i n   5 . 5   G H z   i s   s h o w n   i n   F i g .   8   w h i c h   s h o w s   v o l t a g e   s w i n g   m o r e   1 0 4   d B c / H z   a t   4   M H z   o f f s e t   f r e q u e n c y   f r o m   5 . 5   G H z   c a r r i e r   f r e q u e n c y .     C u r r e n t   c o n s u m p t i o n   n o t e d   a s   l o w   a s   9 . 7 6   m A   a t   1 . 8 V   s u p p l y   v o l t a g e .   A t   2 5 1   a s e   n o i s e   a n d   p o w e r   c o n s u m p t i o n   i s   - 7 9   d B c / H z   a n d   6 8 . 4   m W   r e s p e c t i v e l y .   a n d   c o m p a r e   t h e   p e r f o r m a n c e   o f   t h e   p r o p o s e d   c u r r e n t t o   t h e   r e c e n t l y   p u b l i s h e d   p a p e r s   o n   t h e   s a m e   t e c h n o l o g y .   I t   c a n   b e   s e e n   t h a t   t h e   I t   h a s   a l s o   w i d e r   t u n i n g   r a n g e .   T h e   p r o p o s e d   C C O   a l s o   e x h i b i t s   a   l o w   p o w e r   f o r   h i g h   f r e q u e n c y   o u t p u t   w i t h   a d e q u a t e   p h a s e   n o i s e .   F i g u r e   o f   m e r i t   ( F o M )   o f   t h e   p r o p o s e d   C C O   i s   d B c / H z ,   b y   u s i n g   F o M   d e f i n i t i o n   a s   o m p a r i s o n .   n o l o g y   P d c   ( m W )   A r e a   ( m m 2 )   T u n i n g   r a n g e   P N   ( d B c / H z )     1 7   0 . 0 2 3   1 9 %   - 7 5     1 0 0   0 . 5   8 4 %   - 1 0 6     1 7   0 . 2 4   7 0 %   - 9 0 . 1     1 1 . 8   -   -   - 9 4     7 5   0 . 1 3   1 6 %   - 9 4 . 3     1 6 . 2   -   1 8 9 %   - 1 0 6     2 5 0   0 . 8 5   -   - 9 7   2 2 . 5   -   3 2 %   - 8 2     1 7 . 5   0 . 0 0 0 3   1 8 3 %   - 1 0 4   I S S N : 2 0 8 8 - 8 7 0 8   c o n t r o l l e d   o s c i l l a t o r   a t   5 . 5   G H z   s h o w s   t h e   m e a s u r e d   C C O   t u n i n g   r a n g e .   I t   s h o w s   a   l i n e a r   t u n i n g   c u r v e .   T u n i n g   r a n g e   i s   V   t o   1 . 8 V   r e s u l t i n g   o u t p u t   f r e q u e n c i e s   f r o m   2 5 1   M H z   t o   5 . 5   s h o w s   v o l t a g e   s w i n g   m o r e   1 0 4   d B c / H z   a t   4   M H z   o f f s e t   f r e q u e n c y   f r o m   5 . 5   G H z   c a r r i e r   f r e q u e n c y   i s   s h o w n   .     C u r r e n t   c o n s u m p t i o n   n o t e d   a s   l o w   a s   9 . 7 6   m A   a t   1 . 8 V   s u p p l y   v o l t a g e .   A t   2 5 1   c u r r e n t - c o n t r o l l e d   o s c i l l a t o r   t h e   p r o p o s e d   ( C C O )   h a s   e x h i b i t s   a   l o w   p o w e r   f o r   h i g h   f r e q u e n c y   o u t p u t   w i t h   a d e q u a t e   p h a s e   n o i s e .   F i g u r e   o f   m e r i t   ( F o M )   o f   t h e   p r o p o s e d   C C O   i s   - 1 5 4 . 4   O f f s e t   ( M H z )   F o M   ( d B c / H z )   1   - 1 4 0 . 2   2   - 1 4 6 . 8   1   - 1 4 8 . 9   1   - 1 5 0 . 3   2   - 1 5 0 . 7   4   - 1 5 2 . 7   1   - 1 5 3   1   - 1 5 3 . 6   4   - 1 5 4 . 4   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E   I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8       A   5 . 9   G H z   L o w   P o w e r   a n d   W i d e   T u n i n g   R a n g e   C M O S   C u r r e n t - c o n t r o l l e d   .   ( P r a p t o   N u g r o h o )   2 9 9 ) ( l o g 1 0 ) ( l o g 2 0 m W d i s s p o P f L f f F o M + D + D - =       ( 9 )   w i t h f o s c ,   1 / f ,   L   ( 1 / f   ) ,   a n d   P d is s p ( m W )   d e n o t i n g   o s c i l l a t i o n   f r e q u e n c y ,   o f f s e t   f r e q u e n c y ,   p h a s e   n o i s e   i n   d B c / H z   a n d   p o w e r   c o n s u m p t i o n   i n   m W ,   r e s p e c t i v e l y .       4 .   C O N C L U S I O N S   I n   c o n c l u s i o n ,   a   C M O S   t h r e e - s t a g e   c u r r e n t   c o n t r o l l e d   r i n g   o s c i l l a t o r   b a s e d   o n   a n   i n v e r t i n g   N M O S   w i t h   c u r r e n t   l o a d   i s   a n a l y z e d   a n d   d e s i g n e d .   T h e   p o s t   l a y o u t   s i m u l a t i o n   s h o w s   t h a t   t h e   p r o p o s e d c u r r e n t - c o n t r o l l e d   o s c i l l a t o r   ( C C O ) c i r c u i t   c o n s u m e s   s m a l l   c u r r e n t   t o   p r o d u c e   h i g h   f r e q u e n c y   o u t p u t .   T h e   p r o p o s e d   C C O   h a s   b e t t e r   p e r f o r m a n c e   c o m p a r e d   t o   t h e   p u b l i s h e d   r e f e r r e d   p a p e r s .   F o M   c o m p a r i s o n   r e s u l t   s h o w s   p r o p o s e d   C C O   t o   b e   t h e   b e s t   a m o n g   p u b l i s h e d   r e s u l t s .   I t   h a s   l i n e a r   a n d   w i d e   t u n i n g   r a n g e   a n d   h a s   v e r y   s m a l l   c h i p   a r e a   w h i c h   m a k e s   i t   s u i t a b l e   f o r   P L L   a n d   c l o c k   g e n e r a t i o n .       A C K N O W L E D G E M E N T   T h i s   w o r k   w a s   p a r t l y   s u p p o r t e d   a   g r a n t   o f   K n o w l e d g e   C l u s t e r   I n i t i a t i v e   i m p l e m e n t e d   b y   M i n i s t r y   o f   E d u c a t i o n ,   C u l t u r e ,   S p o r t s ,   S c i e n c e   a n d   T e c h n o l o g y   ( M E X T )   a n d   K A K E N H I   ( W a k a t e - B   a n d   K i b a n - B ) ,   2 0 0 9   J S T   I n n o v a t i o n   P r o g r a m   ( S e e d s - A ) .   T h i s   w o r k   a l s o   p a r t l y   s u p p o r t e d   b y   V L S I   D e s i g n   a n d   E d u c a t i o n   C e n t r e   ( V D E C ) ,   T h e   U n i v e r s i t y   o f   T o k y o   i n   c o l l a b o r a t i o n   w i t h   C A D E N C E   C o r p o r a t i o n   a n d   A g i l e n t   T e c h n o l o g i e s .   P r a p t o N u g r o h o   w o u l d   l i k e   t o   t h a n k   t o   T h e   G o v e r n m e n t   o f   I n d o n e s i a   ( D I K T I )   f o r   t h e   s c h o l a r s h i p   s u p p o r t   o f   h i s   d o c t o r   c o u r s e   s t u d y .       R E F E R E N C E S   [ 1 ]   R .   K .   P o k h a r e l ,   e t .   a l ,   A   W i d e   T u n i n g   R a n g e   C M O S   Q u a d r a t u r e   R i n g   O s c i l l a t o r   w i t h   I m p r o v e d   F o M   f o r   I n d u c t o r l e s s   R e c o n f i g u r a b l e   P L L ,   I E I C E   T r a n s a c t i o n s   o n   E l e c t r o n i c s   V o l . E 9 4 - C   N o . 1 0 ,   p p . 1 5 2 4 - 1 5 3 2 ,   2 0 1 1 .   [ 2 ]   B .   R a z a v i , D e s i g n   o f   A n a l o g   C M O S   I n t e g r a t e d   C i r c u i t , S i n g a p o r e :   M c G r a w   H i l l ,   2 0 0 1 .   [ 3 ]   W . - H . T u ,   e t   a l . , A   1 . 8 V   2 . 5 - 5 . 2   G H z   C M O S   d u a l - i n p u t   t w o - s t a g e   r i n g   V C O ,   P r o c e e d i n g   o f   I E E E   A s i a - p a c i f i c   c o n f e r e n c e   i n   A d v a n c e d   S y s t e m   I n t e g r a t e d   C i r c u i t s ,   p p . 1 3 4 - 1 3 7 ,   2 0 0 4 .   [ 4 ]   J .   D .   V a n   D e r   T a n g ,   e t   a l . , A .   A   9 . 8 - 1 1 . 5 - G H z   q u a d r a t u r e   r i n g   o s c i l l a t o r   f o r   o p t i c a l   r e c e i v e r s ,   I E E E   J o u r n a l   o f   S o l i d - S t a t e   C i r c u i t s ,   v o l . 3 7 ( 3 ) ,   p p . 4 3 8 - 4 4 2 ,   2 0 0 2 .   [ 5 ]   P .   N u g r o h o ,   e t .   a l . ,   T u n i n g   a n a l y s i s   o f   3 - s t a g e   C M O S   r i n g   o s c i l l a t o r , P r o c e e d i n g   o f   I n t e r n a t i o n a l   T e c h n i c a l   C o n f e r e n c e   o n   C i r c u i t s / S y s t e m s ,   C o m p u t e r s   a n d   C o m m u n i c a t i o n   ( I T C - C S C C ) ,   C h i a n g   M a i ,   T h a i l a n d ,   1 9 9 9 .   [ 6 ]   S .   F i n o c c h i a r o , e t .   a l . , D e s i g n   o f   b i p o l a r   R F   r i n g   o s c i l l a t o r ,   P r o c e e d i n g   o f   I E E E   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   E l e c t r o n i c s ,   C i r c u i t s   a n d   S y s t e m s ,   p p . 5 - 8 ,   1 9 9 9 .   [ 7 ]   C .   H .   P a r k , e t .   a l ,   A   l o w - n o i s e ,   9 0 0 - M H z   V C O   i n   0 . 6 u m   C M O S ,   I E E E   J o u r n a l   o f   S o l i d - S t a t e   C i r c u i t s ,   V o l .   3 4 ,   p p .   5 8 6 - 5 9 1 ,   M a y   1 9 9 9 .   [ 8 ]   B .   R a z a v i , A   2 - G H z   1 . 6 - m W   P h a s e - L o c k e d   L o o p ,   I E E E   J o u r n a l   o f   S o l i d - S t a t e   C i r c u i t s , v o l . 3 2 ,   p p . 7 3 0 - 7 3 5 ,   1 9 9 7 .     [ 9 ]   J . D .   V a n   D e r   T a n g , e t .   a l , A   0 . 9 - 2 . 2   G H z   m o n o l i t h i c   q u a d r a t u r e   m i x e r   o s c i l l a t o r   f o r   d i r e c t   c o n v e r s i o n   s a t e l l i t e   r e c e i v e r s ,   D i g e s t   o f   T e c h n i c a l   P a p e r s   o f   I S S C C , S a n   F r a n s i c o ,   p p . 8 8 - 8 9 ,   1 9 9 7 .   [ 1 0 ]   B .   R a z a v i , A   s t u d y   o f   p h a s e   n o i s e   i n   C M O S   o s c i l l a t o r s ,   I E E E   J o u r n a l   o f   S o l i d - S t a t e   C i r c u i t s ,   v o l . 3 1 :   p p . 3 3 1 - 3 4 3 ,   1 9 9 6 .   [ 1 1 ]   R .   K .   M o n t g o m e r y , e t .   a l . , 1 0   a n d   2 6   G H z   d i f f e r e n t i a l   V C O s   u s i n g   I n p   H B T s ,   D i g e s t   o f   I E E E   M T T - S   I n t e r n a t i o n a l   M i c r o w a v e   S y m p o s i u m ,   p p . 1 5 0 7 - 1 5 1 0 ,   1 9 9 6 .   [ 1 2 ]   M .   G r o z i n g , e t .   a l . , C M O S   r i n g   o s c i l l a t o r   w i t h   q u a d r a t u r e   o u t p u t s   a n d   1 0 0   M H z   t o   3 . 5   G H z   t u n i n g   r a n g e , P r o c e e d i n g   o f   2 9 t h   E u r o p e   S o l i d - S t a t e   C i r c u i t s   C o n f e r e n c e ,   E s t o r i l ,   P o r t u g a l ,   p p . 6 7 9 - 6 8 2 ,   1 9 9 1 .                         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I S S N : 2 0 8 8 - 8 7 0 8     I J E C E     V o l .   2 ,   N o .   3 ,     J u n e   2 0 1 2   :     2 9 2     3 0 0   3 0 0 B I O G R A P H Y   O F   A U T H O R S       P r a p t o N u g r o h o   r e c e i v e d B . E n g   d e g r e e   i n   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g   f r o m   G a d j a h M a d a   U n i v e r s i t y ,   Y o g y a k a r t a ,   I n d o n e s i a   i n   2 0 0 0   a n d   M . E n g   D e g r e e   i n   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g   f r o m   C h u l a l o n g k o r n   U n i v e r s i t y ,   B a n g k o k ,   T h a i l a n d   i n   2 0 0 7 .   F r o m   2 0 0 0 - 2 0 0 5   h e   w a s   w i t h   s e m i c o n d u c t o r   p a c k a g i n g   a n d   t e s t i n g   c o m p a n i e s ,   Y o s h i k a w a   E l e c t r o n i c s   B i n t a n   a n d   O m e d a t a   E l e c t r o n i c s   a s   a   P r o d u c t   a n d   a   T e s t   E n g i n e e r   r e s p e c t i v e l y .   T h e n   f r o m   2 0 0 5 - N o w ,   h e   j o i n e d   D e p t .   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g   a n d   I n f o r m a t i o n   T e c h n o l o g y   ( J T E T I ) ,   G a d j a h M a d a   U n i v e r s i t y   a s   f a c u l t y   m e m b e r .   H e   i s   c u r r e n t l y   a   P h . D   s t u d e n t   i n   t h e   D e p t .   o f   E l e c t r o n i c s ,   K y u s h u   U n i v e r s i t y ,   F u k u o k a ,   J a p a n .         R a m e s h   K .   P o k h a r e l   r e c e i v e d   t h e   M .   E .   a n d   D o c t o r a t e   d e g r e e s   f r o m   t h e   U n i v e r s i t y   o f   T o k y o ,   J a p a n   i n   2 0 0 0   a n d   2 0 0 3 ,   r e s p e c t i v e l y   a l l   i n   e l e c t r i c a l   e n g i n e e r i n g .   H e   h a d   s h o r t   a c a d e m i c   a n d   i n d u s t r i a l   e x p e r i e n c e s   i n   N e p a l   b e f o r e   h e   j o i n e d   t h e   U n i v e r s i t y   o f   T o k y o   i n   1 9 9 7   a s   a   r e s e a r c h   s t u d e n t .   H e   h a d   b e e n   a   p o s t - d o c t o r a l   r e s e a r c h   f e l l o w   w i t h   t h e   D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g   a n d   E l e c t r o n i c s ,   A o y a m a   G a k u i n   U n i v e r s i t y ,   J a p a n   f r o m   A p r i l   2 0 0 3   t o   M a r c h   2 0 0 5 .   I n   A p r i l   2 0 0 5 ,   h e   j o i n e d   t h e   D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r o n i c s ,   G r a d u a t e   S c h o o l   o f   I n f o r m a t i o n   S c i e n c e   a n d   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   K y u s h u   U n i v e r s i t y ,   a n d   s i n c e   S e p t e m b e r   2 0 1 0 ,   h e   h a s   b e e n   a   P r o f e s s o r   a t   t h e   C e n t e r   f o r   J a p a n - E g y p t   C o o p e r a t i o n   i n   S c i e n c e   a n d   T e c h n o l o g y ,   K y u s h u   U n i v e r s i t y .   H i s   c u r r e n t   r e s e a r c h   i n t e r e s t s   i n c l u d e   t h e   l o w   c o s t   R F I C   a n d   a n a l o g   c i r c u i t s   f o r   m i c r o w a v e   a n d   m i l l i m e t e r   w a v e   w i r e l e s s   c o m m u n i c a t i o n s ,   o n - c h i p   s i g n a l   i n t e g r i t y   i s s u e s ,   a n d   o n - c h i p   m e t a - m a t e r i a l s   i n   C M O S .   H e   i s   a   m e m b e r   o f   t h e   I E E E .   D r .   P o k h a r e l   w a s   a   r e c i p i e n t   o f   t h e   M o n b u - K a g a k u s h o   S c h o l a r s h i p   o f   t h e   J a p a n e s e   G o v e r n m e n t   f r o m   1 9 9 7 - 2 0 0 3 ,   a n d   a n   e x c e l l e n t   C O E   r e s e a r c h   p r e s e n t a t i o n   a w a r d   f r o m   t h e   U n i v e r s i t y   o f   T o k y o   i n   2 0 0 3 .           H a r u i c h i K a n a y a   w a s   b o r n   i n   Y a m a g u c h i ,   J a p a n ,   i n   1 9 6 7 . H e   r e c e i v e d   t h e   B . S .   ( P h y s i c s )   d e g r e e   f r o m   Y a m a g u c h i   U n i v e r s i t y   i n   1 9 9 0 ,   a n d   t h e   M . E .   ( A p p l i e d   P h y s i c s )   a n d   D . E .   d e g r e e s   f r o m   K y u s h u   U n i v e r s i t y   i n   1 9 9 2   a n d   1 9 9 4 ,   r e s p e c t i v e l y .   I n   1 9 9 4 ,   h e   b e c a m e   a   R e s e a r c h   F e l l o w   ( P D )   o f   t h e   J a p a n   S o c i e t y   f o r   t h e   P r o m o t i o n   o f   S c i e n c e .   I n   1 9 9 8 ,   h e   w a s   a   v i s i t i n g   s c h o l a r   a t   t h e   M a s s a c h u s e t t s   I n s t i t u t e   o f   T e c h n o l o g y   ( M I T ) ,   U S A .   H e   i s   c u r r e n t l y   e n g a g e d   i n   t h e   s t u d y   a n d   d e s i g n   o f   R F   C M O S   S y s t e m   L S I   a n d   s u p e r c o n d u c t i n g   m i c r o w a v e   d e v i c e s ,   a s   a n   A s s o c i a t e   P r o f e s s o r   i n   t h e   D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r o n i c s ,   G r a d u a t e   S c h o o l   o f   I n f o r m a t i o n   S c i e n c e   a n d   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   a n d   a l s o   S y s t e m   L S I   R e s e a r c h   c e n t e r ,   K y u s h u   U n i v e r s i t y .   D r .   K a n a y a   i s   a   m e m b e r   o f   t h e   I n s t i t u t e   o f   E l e c t r i c a l   a n d   E l e c t r o n i c s   E n g i n e e r s   ( I E E E ) .             K e i j i   Y o s h i d a   w a s   b o r n   i n   F u k u o k a ,   J a p a n ,   i n   1 9 4 8 .     H e   r e c e i v e d   t h e   B . E . ,   M . E .   a n d   D r .   E n g .   d e g r e e s   f r o m   K y u s h u   U n i v e r s i t y   i n   1 9 7 1 ,   1 9 7 3   a n d   1 9 7 8 ,   r e s p e c t i v e l y .     H e   i s   c u r r e n t l y   e n g a g e d   i n   t h e   s t u d y   o f   a p p l i c a t i o n s   o f   s u p e r c o n d u c t i n g   t h i n   f i l m s   t o   m i c r o w a v e   a n d   o p t i c a l   d e v i c e s   a n d   d e s i g n   o f   R F - L S I   c h i p s   f o r   S o C ,   a s   a   P r o f e s s o r   i n   t h e   D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r o n i c s ,   G r a d u a t e   S c h o o l   o f   I n f o r m a t i o n   S c i e n c e   a n d   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   K y u s h u   U n i v e r s i t y .   D r .   Y o s h i d a   i s   a   m e m b e r   o f   t h e   I n s t i t u t e   o f   E l e c t r i c a l   a n d   E l e c t r o n i c s   E n g i n e e r s   ( I E E E )   a n d   t h e   J a p a n   S o c i e t y   o f   A p p l i e d   P h y s i c s .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.