本文關(guān)鍵詞：8位高速DAC集成電路設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 數(shù)模轉(zhuǎn)換器 電流舵 CMOS 超高速 電路優(yōu)化

【摘要】：隨著應(yīng)用于視頻領(lǐng)域和超寬帶通信設(shè)備中的高速中等精度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器需求量的急劇增加,采樣頻率超過(guò)GHz的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)受到越來(lái)越多的關(guān)注。然而,高速高性能DAC的研發(fā)充滿了困難和挑戰(zhàn),是下一代通信技術(shù)和高清視頻發(fā)展過(guò)程中必須解決的難題之一。因此,高速DAC的研究和設(shè)計(jì)具有廣闊的市場(chǎng)前景和理論價(jià)值。論文采用BICOMS0.13μm工藝設(shè)計(jì)了一款8位高速電流舵DAC,其最高時(shí)鐘速率可達(dá)6GSPS。輸入碼元先由數(shù)字部分處理,經(jīng)過(guò)譯碼、同步、整形后驅(qū)動(dòng)差分對(duì)電流開(kāi)關(guān),控制輸出電流的流向。模擬電路負(fù)責(zé)提供各路穩(wěn)定、匹配的權(quán)值電流,電流經(jīng)開(kāi)關(guān)控制后在輸出電阻上產(chǎn)生差分的輸出電壓。此外,為了給電流源陣列提供精確、穩(wěn)定的偏置,模擬部分還包括帶隙電路、電壓轉(zhuǎn)電流電路以及低位電流源偏置電路的設(shè)計(jì)。在數(shù)字部分中,為了在譯碼電路的復(fù)雜度和電流源陣列的匹配性要求之間折衷,DAC的分段比設(shè)置為5：8,即5位高位譯碼,3位低位譯碼。其中高5位二進(jìn)制到溫度計(jì)譯碼使用行列譯碼方式。為了減少低位譯碼與高位譯碼的延時(shí),同時(shí)盡量降低DNL誤差和毛刺,低3位碼也采用二進(jìn)制到溫度計(jì)譯碼。在信號(hào)經(jīng)過(guò)譯碼后,后級(jí)電路包括同步鎖存電路,驅(qū)動(dòng)電路以及波形整形電路。除了電路原理方面的設(shè)計(jì),高速DAC的性能受到版圖設(shè)計(jì)的制約。本文采用精簡(jiǎn)的布局結(jié)構(gòu),縮減走線長(zhǎng)度,使高速信號(hào)以及各路之間的延時(shí)最小。時(shí)鐘信號(hào)以及輸出信號(hào)都采用樹(shù)形走線,以實(shí)現(xiàn)高速下的延時(shí)相等。對(duì)需要匹配的單元采用四方交叉、共心對(duì)稱等技術(shù)保證良好的匹配性。在具體模塊的電路設(shè)計(jì)中,本文對(duì)行列譯碼器的級(jí)間驅(qū)動(dòng)電路與開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)波形整形電路進(jìn)行了優(yōu)化。5位行列譯碼器可分為2位行譯碼與3位列譯碼,其中每路行譯碼輸出要驅(qū)動(dòng)后級(jí)16個(gè)邏輯選擇單元,需要4級(jí)樹(shù)形走線,連線密度和對(duì)驅(qū)動(dòng)能力的要求都很大。采用分布式驅(qū)動(dòng)電路可以通過(guò)合理利用版圖面積,增加冗余譯碼電路,減輕級(jí)間驅(qū)動(dòng)電路壓力并有效降低區(qū)域連線密度,減小串?dāng)_。此外,本設(shè)計(jì)針對(duì)電流開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路做了優(yōu)化,使其除了滿足傳統(tǒng)的高交叉點(diǎn)、低擺幅要求,還在驅(qū)動(dòng)波形下降沿窗口對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償,使波形的下降沿變得更加陡峭,從而改善了電路的高頻性能。在6GSPs時(shí)鐘速率,2.96GHz輸出信號(hào)帶寬下,仿真結(jié)果顯示,優(yōu)化后的電路比優(yōu)化前的電路SFDR高34dB。后仿結(jié)果表明,設(shè)計(jì)的8位轉(zhuǎn)換器最高可工作于6GSPs采樣速率。DAC在整個(gè)奈奎斯特帶寬內(nèi)均可正常工作,DNL和INL可分別被控制在0.5LSB和0.4LSB范圍內(nèi)。在4GSPs時(shí)鐘速率,1.98GHz輸出信號(hào)帶寬下,SFDR為53dB,功耗小于63mW。在6GSPs時(shí)鐘速率,2.96GHz輸出信號(hào)帶寬下,SFDR為33dB,功耗小于96mW。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN792

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 程君俠;鮑慧君;洪遠(yuǎn)豐;王煜;;4E601單片六位數(shù)模轉(zhuǎn)換器[J];電子技術(shù);1980年03期

2 越川常治;王龍飛;;數(shù)模轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成概要和最近技術(shù)動(dòng)向[J];國(guó)外艦船技術(shù).雷達(dá)與對(duì)抗類;1981年10期

3 安龍虎;一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器[J];電測(cè)與儀表;1983年07期

4 TanjaC.Hofner,Maxim,李勇軍;新一代控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器[J];國(guó)外電子元器件;1999年09期

5 喬宗標(biāo);數(shù)模轉(zhuǎn)換器的正確選擇[J];半導(dǎo)體技術(shù);2001年06期

6 劉清`，

本文編號(hào)：1210468