12位100MSPS高速DAC设计

论文摘要

随着计算机技术、多媒体技术、信号处理技术、微电子技术的迅速发展,先进的电子系统不断涌现,在现代先进的电子系统前端和后端都将应用数模转换器,而且需要更高的速度和分辨率。所以本文设计了一个12位100MSPS分段式电流舵型高速数模转换器。本文介绍了数模转换器的基本结构和基本原理,介绍了当今数模转换的状况和发展动态,分析了电流、电压和电荷三种类型的数模转换器,对数模转换器静态参数和动态参数进行了具体的分析。通过对二进制码和温度计码结构的分析,综合考虑数模转换器的性能参数,选择了一种6+6,低6位二进制码高6位温度计码结构的电流舵型数模转换器。本文进行了详细的理论和实际问题的分析与解决,并给出了寄存器电路,温度译码电路,选通电路,锁存电路,时钟电路,基准源电路,电压电流转换电路,单位电流源阵列电路和开关阵列电路的设计方案和具体电路。通过对数模转换器各个模块的原理分析与结构设计,并对整体电路进行仿真,调试,版图绘制,完成了完整的数模转换器设计。采用了本文设计的电路结构,得到了100MHZ采样频率,输入频率50MHZ,转换速度为2.82ns的12位数模转换器。而且微分线性误差小于0.6LSB,积分线性误差小于1.8LSB,SFDR 71.0dB,THD -82.0dB,SNR 70.1dB,SNDR 70.1dB,电路的最大功耗为188.1mW,电路的总体版图面积为3.78mm2。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 国内外研究状况及发展趋势
• 1.3 研究方法和途径
• 1.4 研究内容和章节安排
• 2 DAC的基本结构和误差差数
• 2.1 D/A转换器的基本原理
• 2.2 D/A转换器的基本结构
• 2.2.1 电流定标型D/A转换器
• 2.2.2 电压定标型D/A转换器
• 2.2.3 电荷定标型DAC
• 2.3 DAC主要误差参数
• 2.3.1 静态性能参数
• 2.3.2 动态性能参数
• 3 电流型D/A转换器的总体设计
• 3.1 电流型D/A转换器
• 3.1.1 电流分配型
• 3.1.2 电流驱动型
• 3.2 D/A转换器各个模块设计和仿真
• 3.2.1 寄存器（Register）
• 3.2.2 温度译码器（thermometer decodings）
• 3.2.3 选通电路（Gate circuit）
• 3.2.4 锁存器（Latch）
• 3.2.5 时钟信号（Clock）
• 3.2.6 基准源（Vref）
• 3.2.7 电压电流转换（V-I）
• 3.2.8 单位电流源（Source）
• 3.2.9 开关管（Switch）
• 4 D/A转换器的总体仿真
• 4.1 静态特性曲线
• 4.2 动态特性
• 4.2.1 转换速度
• 4.2.2 其它动态特性测试
• 5 DAC电路版图布局与设计
• 5.1 工艺简述
• 5.2 版图布局的考虑
• 5.2.1 对称性
• 5.2.2 数字区域和模拟区域
• 5.3 重要模块的版图设计
• 5.3.1 寄存器
• 5.3.2 选通和锁存电路
• 5.3.3 单位电流源
• 5.3.4 总体版图
• 5.3.5 芯片性能参数总结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢