8位高速數模轉換器的研究與設計.pdf

1、現(xiàn)代通信技術的快速發(fā)展，特別是數字信號處理技術和集成電路工藝的發(fā)展，為高速數模轉換器(DAC)的發(fā)展提供了條件，同時也凸顯了其必要性與重要性。高速DAC作為模擬系統(tǒng)與數字系統(tǒng)的接口，其性能制約著整個通信收發(fā)系統(tǒng)信號處理的速度。因此，高速DAC芯片的研究與設計具有重要的實用價值和意義。
　　本論文首先介紹了DAC系統(tǒng)的基本原理和性能指標，并介紹了幾種常見DAC的電路結構;隨后分析了電流舵DAC中電流源陣列的隨機誤差與系統(tǒng)誤差，由此得

2、到電流源尺寸的選擇依據以及如何減小系統(tǒng)失配的方法，并詳細推導了電流源的失配與電流源的輸出阻抗以及譯碼方式對整個電流舵DAC靜態(tài)和動態(tài)性能的影響。在對電流舵DAC各個電路模塊分析的基礎上完成了數模轉換器電路的設計。最后詳細分析了高速數模轉換器芯片的版圖設計以及測試方案。
　　本文設計了一款基于TSMC65nm CMOS工藝的8位10GSps電流舵DAC。整個電路包含模擬和數字兩部分。模擬部分主要用于提供穩(wěn)定精確的電流源。其中，電壓帶

3、隙基準源用于產生不隨溫度電壓工藝變化的穩(wěn)定電壓源，通過電壓轉電流電路得到穩(wěn)定的電流源，然后柵壓偏置電路將穩(wěn)定的電流源鏡像到共源共柵電流源陣列。為了減小隨機誤差的影響，電流源管采用較大的尺寸，同時在版圖設計中采用全局共心對稱加局部開關順序來減小系統(tǒng)誤差。在數字部分中，為了在譯碼器電路的復雜度和電路線性度進行折中，采用4+4的分段溫度計譯碼。經過譯碼的信號，需要加同步觸發(fā)器確保每條控制信號延時一致，并由開關驅動電路來產生差分驅動信號，控制電

4、流源開關的通斷，在負載電阻上得到差分輸出電壓，從而完成數模轉換的功能。對于NMOS管的電流源和開關，通過采用高交叉點低擺幅的開關驅動信號，在切換過程中也不會使得兩路開關同時關斷，從而提高電路工作速度，同時可以減小開關管源極電壓的抖動，確保電流源的準確。
　　本次電路設計的模擬部分和數字部分均采用1.2V電源電壓單獨供電，電路總功耗為37.5mW，芯片大小為0.7mm×0.85mm。后仿真結果表明電路具有良好的靜態(tài)和動態(tài)特性，其DN