一種12-bit高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(Digital-to-Analog Converter,DAC)將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號,是連接數(shù)字世界與模擬世界的橋梁。在無線通信系統(tǒng)中,提高數(shù)據(jù)傳輸速率、增大信號帶寬已成為目前發(fā)展的趨勢,作為其重要組成部分,數(shù)模轉(zhuǎn)換器也朝著高速、高精度的方向發(fā)展。
　　本文基于Global Foundry(GF)0.18μm,1P6M標準CMOS工藝設(shè)計了一款12位200MSPS分段電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器。通過對比不同結(jié)構(gòu)數(shù)模轉(zhuǎn)換器各

2、方面的優(yōu)缺點,綜合考慮性能、面積、電路復(fù)雜程度以及功耗等因素的折衷,選擇采用分段模式為5+4+3的電流舵結(jié)構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)。同時,本文提出的數(shù)模轉(zhuǎn)換器通過一系列二進制的子DAC將對匹配性要求最高的5位最高有效位進行校準,可以在提高精度的同時避免占用芯片正常工作的時鐘周期以及引入過多的額外電路模塊。本文詳細分析并設(shè)計了數(shù)模轉(zhuǎn)換器中的關(guān)鍵電路單元,如帶隙基準電壓源、電壓-電流轉(zhuǎn)換電路、電流源陣列、開關(guān)陣列、校準單元電路等。此外,本文還介紹了在版圖

3、設(shè)計中需要考慮的因素,包括采用分層對稱開關(guān)結(jié)構(gòu)以及H型電源線與數(shù)字信號線布局,這些方法均能在一定程度上保證并優(yōu)化數(shù)模轉(zhuǎn)換器的性能。
　　芯片模擬部分采用3.3V電源電壓供電,數(shù)字部分采用1.8V電源電壓供電,芯片核心面積小于1.44mm2。初步測試結(jié)果顯示,本文提出的數(shù)模轉(zhuǎn)換器微分非線性(DNL)小于±0.5LSB,積分非線性(INL)小于±0.7LSB,無雜散動態(tài)范圍(SFDR)在輸入信號為1MHz、采樣率為200MHz的條件下