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1、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)已廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、通信、測(cè)量?jī)x器、軟件無(wú)線電等儀器和設(shè)備中。通常采用電流舵DAC來(lái)滿足超寬帶和高性能發(fā)射機(jī)的需求,同樣采用流水線ADC來(lái)滿足高速和高精度中頻接收機(jī)的需求。本文針對(duì)上述需求,分別設(shè)計(jì)了一款3GS/s14位超高速電流舵DAC和一款250MS/s14位高速流水線ADC。最后從雷達(dá)應(yīng)用出發(fā),設(shè)計(jì)了一款應(yīng)用于相控陣?yán)走_(dá)收發(fā)(T/R)組件中的中頻收發(fā)機(jī),中頻收發(fā)機(jī)中集成了DDS、DAC和AD
2、C等單元。
本文設(shè)計(jì)的超高速14位3GS/s DAC采用分段電流舵結(jié)構(gòu),在SMIC0.13μm CMOS工藝中實(shí)現(xiàn),面積為2.1×2.4mm2。芯片高5位采用分組隨機(jī)溫度計(jì)譯碼(GRTC),低9位采用二進(jìn)制譯碼。利用高速數(shù)據(jù)同步技術(shù)接收兩組高達(dá)1.5Gbps的LVDS數(shù)據(jù),并且通過(guò)內(nèi)插技術(shù)達(dá)到需要的3Gbps的數(shù)據(jù)率。通過(guò)分組隨機(jī)溫度計(jì)譯碼隨機(jī)化電流源的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)失配,利用4開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)電流單元結(jié)構(gòu)減少輸入數(shù)據(jù)碼引入的瞬態(tài)失真,同
3、時(shí)采用單穩(wěn)態(tài)超高速時(shí)鐘接收電路接收外部高達(dá)3GHz的時(shí)鐘信號(hào),并能夠通過(guò)SPI接口調(diào)整時(shí)鐘的交叉點(diǎn),進(jìn)而優(yōu)化開(kāi)關(guān)的交叉點(diǎn)以得到更高的性能。仿真結(jié)果表明,該DAC的功耗僅為392.4mW,在100MHz的單音輸出SFDR達(dá)到76dB,而在400MHz的單音輸出SFDR依然高達(dá)74dB。整個(gè)奈奎斯特帶內(nèi)的SFDR達(dá)到60dB以上,能夠很好的滿足超寬帶設(shè)計(jì)。
14位高速流水線ADC采用SMIC0.18μm CMOS工藝設(shè)計(jì),采用采樣
4、保持放大器(SHA)來(lái)提高輸入信號(hào)的頻率,使其能夠應(yīng)用于中頻采樣接收機(jī)中。在第一級(jí)流水中采用擺幅縮放技術(shù),加快了運(yùn)放的建立時(shí)間,減少了第一級(jí)MDAC的設(shè)計(jì)難度。該ADC采用1.V供電,它的面積和功耗分別為3.5×3.2mm2和360mW,輸入滿擺幅為1.5Vpp。當(dāng)ADC工作在200MHz的采樣頻率下,輸入10MHz單音信號(hào),得到70dB SNR和92dB SFDR。測(cè)量得到該ADC的采樣帶寬達(dá)到700MHz,能夠滿足中頻采樣要求。
5、r> 面向雷達(dá)應(yīng)用,設(shè)計(jì)了一款中頻接收機(jī),其中集成了DDS、DAC和ADC等模塊。DDS基于CORDIC算法,通過(guò)4核內(nèi)插得到高達(dá)1GS/s的數(shù)據(jù)率。同時(shí)利用dither結(jié)構(gòu),隨機(jī)化DDS的截?cái)嗾`差,提高DDS的動(dòng)態(tài)性能。DAC核則采用經(jīng)驗(yàn)證過(guò)采樣率達(dá)1GS/s的高速 DAC。通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn),該 DAC在輸出頻率為10MHz時(shí)的SFDR高達(dá)80dB,在整個(gè)奈奎斯特帶內(nèi),SFDR大于55dB,滿足中頻輸出需求。125MS/s的14位流水線
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