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10位数模转换器的设计与研究( 10bit数模转换器的设计与研究 )
吴冉青 数模转换器 电流驱动型 分段编码 DNL 锁存器 Digital-to-Analog Converter(DAC) current-steering segmented DNL Latch
伴随着微电子技术和数字技术的发展,先进的电子产品层出不穷。数模转换器(DAC)是其中不可或缺的模块,他的功能是将输入的数字信号转换成输出的模拟信号。微电子技术的发展现状要求DAC具有高速度,高分辨率,高集成度以及低功耗的要求,这使得转换器成为限制整个电子系统性能的瓶颈之一,所以数模转换器是当今重要的研究课题。 为了满足高速与高分辨率的要求,本文基于GSMC 0.18μm CMOS工艺,设计一个10-bit、200MS/s的电流驱动型DAC。本文首先研究了DAC的性能指标,包括INL、DNL、毛刺、SFDR等。接着分析了温度计编码、二进制编码以及分段编码三种主要结构以及其随机误差、系统误差和动态特性。电流源矩阵设计采用“6-2-2”分段编码结构以获得较好的DNL,简化数字编码电路,减小面积等,其中高六位和中两位采用温度计编码,低两位采用二进制编码。根据INL、SFDR、良率以及输出阻抗要求来设计单位电流源,并通过同本地偏置电路来降低对电流源匹配的要求。采用锁存器来同步电流源开关控制信号,同时降低毛刺,改善了动态性能。电流源矩阵布局采用对称开关次序来减小系统误差。最后进行了大量的整体仿真,完成了版图设计,芯片面积为290μm*680μm。
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