基于電流源梯度誤差抑制技術(shù)的12位電流舵DAC設(shè)計.pdf

1、電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器（即DAC）由于其本身的高速特性和較高的驅(qū)動能力，被廣泛應(yīng)用于通信、視頻信號處理等領(lǐng)域。但是隨著信息處理要求的提高，高速高精度的DAC往往成為制約整個系統(tǒng)的瓶頸之一。而對于電流舵型DAC來說，影響其精度的主要誤差來源是電流源陣列中的隨機誤差和梯度誤差，隨機誤差會隨著單個電流源面積的增加而減小，而梯度誤差則隨著電流源陣列面積的增加而增大。尤其隨著電流舵型 DAC分辨率的提高，DAC的精度每增加一位，電流源陣列的面積會變?yōu)?/p>

2、原來的四倍，因此電流源陣列中的梯度誤差成為制約其精度的主要因素之一。
　　本研究分析了DAC中的靜態(tài)誤差來源和動態(tài)誤差來源，并研究了這些誤差是如何影響DAC性能的。特別地，為抑制電流源陣列的梯度誤差對精度的影響，分析了電流舵型DAC的INL和DNL與電流源陣列誤差的關(guān)系，并探究電流源陣列誤差的分布規(guī)律，從而提出一種可消除一階和二階梯度誤差的新型開關(guān)方案。該開關(guān)方案通過共質(zhì)心排布的方式消除一階梯度誤差，利用矩形對角線的性質(zhì)和數(shù)學(xué)中的

3、平方和恒等式，構(gòu)造出兩類基本矩陣Bm和C n，并通過這兩類基本矩陣組合構(gòu)造出可消除二階梯度誤差的電流源陣列。最后，使用MATLAB與傳統(tǒng)開關(guān)方案對比，驗證了該開關(guān)方案的有效性。基于所提出的新型開關(guān)方案，在55nm工藝下，設(shè)計實現(xiàn)一款12位200MS/s采樣率的本征精度電流舵型DAC。該DAC采用6+6分段式結(jié)構(gòu)，核心電路面積為0.66mm2。后仿結(jié)果表明，該DAC的DNL為0.05LSB，INL為0.37LSB,而采用隨機游走開關(guān)方案的

4、電流舵型DAC，其DNL為0.46LSB，INL為0.42LSB。由此可見該新型開關(guān)方案對改善DAC精度的有效性。在DAC工作在200MS/s的采樣頻率下，其低頻（1.56MHz）測得的SFDR為82.81dBc，接近奈奎斯特頻率時（95.3MHz）測得的SFDR為58.36dBc。而采用Q2隨機游走開關(guān)方案的電流舵型DAC，其低頻（1.56MHz）測得的 SFDR為81.31dBc，接近奈奎斯特頻率時（95.3MHz）測得的SFDR為