一种基于CMOS工艺的16位500MSPS电流舵D/A转换器的设计与实现
The Design and Implementation of 16 bits500 MSPS Current-Steering D/A converterBased on CMOS Technology
要想实现从数字信号到模拟信号的转换,数模转换器是必不可少的媒介.数模转换器作为电子电路的关键接口器件,在数字电路的高速和模拟电路的高精度方向有着巨大的发展潜力和市场空间,而现今数模转换器的发展由于受工艺和设计技术水平的限制,仍然在性能上有很多不足,所以研究和设计数模转换器,尤其是具有高速高精度的数模转换器是很有意义的.本课题在对不同结构和性能的数模转换器比较后,选取了在速度、面积、功耗以及复杂度上比较有优势的电流舵数模转换器,作为本课题实现16位500MSPS性能指标要求的具体数模转换器结构,并且采用5+4+7的分段方式,能够很好的结合二进制编码和温度计编码的优缺点.为了更好的达到设计指标以及优化电路性能:本课题设计了带隙基准电压源,能够给电流源提供精准稳定的参考电压,提高了电流舵数模转换器的动态性能;为了确保开关控制信号是同步的以及降低开关控制信号的交叉点,设计了同步及低交叉点开关驱动电路;由于电流舵数模转换器中存在大量的电流源,为了减小电流源之间的失配误差,设计了熔丝修调电路,通过修调电流源输出端的电流,提高了电流舵数模转换器的线性度.本课题基于0.18μm CMOS工艺,利用Cadence Spectre仿真工具,进行系统的前仿真验证:当采样频率为500MSPS,输入信号频率为102MHz,建立时间为10.28ns时,无杂散动态范围SFDR为82.16dBc.其结果表明,该设计达到了预期目标,满足设计要求.对于设计的熔丝修调电路,经过测试,在修调前D NL和INL分别为-0.72LSB~9.07LSB、-5.55LSB~18.1LSB;修调后,DNL和INL分别为-3.95LSB~0.70LSB、-1.94LSB~8.06LSB;测试结果表明熔丝修调电路极大提高了电流舵数模转换器的线性度.
- 作者：
- 任鹏
- 学位授予单位：
- 重庆邮电大学
- 专业名称：
- 集成电路工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2017年
- 导师姓名：
- 李儒章
- 中图分类号：
- TN792
- 关键词：
- 数模转换器；分段电流舵；熔丝修调；无杂散动态范围
- DAC； segmented current steering； Fuse Trimming； SFDR