论文摘要
当下，随着市场对通信系统需求的增长，例如无线传输、直接频率合成、xDSL、移动终端网络等，对于高速、高精度的数模转换器（DAC）的要求也日益增长。这些要求需要DAC可以处理几十到几百兆的信号频率和10位到16位的数据精度，因此MOS电流模逻辑（MCML）成为实现这种高速高精度DAC的一个极佳选择。MCML作为一种数字逻辑形式，与传统的CMOS电路相比可以达到更高的速度，并且在高频工作下具有更低的功耗。MCML电路不仅可以产生更低的电源噪声，而且具有更好的抗噪声性能，这就使得其在数模混合电路中更具优势。本文基于SMIC0.18um1P6M标准CMOS工艺，编码电路采用MCML，实现了一种采样频率1GHz、16位分辨率的电流舵数模转换器。数字编码部分为6-5-5分段模式，利用MCML电路实现温度计编码与二进制编码；提出一种电流源布局方案，可以有效减少系统误差与梯度误差的影响；为了提高DAC输出动态性能，使用了低交叉点低摆幅电路；利用熔丝校准技术，对电流源的误差进行校正。本文中DAC模拟部分采用3.3V电源电压，数字部分采用1.8V电源电压，输出满量程为10mA，校准前INL小于4LSB，DNL小于3LSB。当输入低频信号，采样频率为1GHz时，SFDR为104.4dB，ENOB为13.31bit，建立时间为2.82ns，总功耗为245.36mW，芯片面积2mm×1.3mm。
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摘要Abstract第一章 绪论1.1 研究背景1.2 研究动机1.3 国内外研究现状和发展趋势1.3.1 DAC的研究现状1.3.2 DAC的发展趋势1.4 论文的实现目标及结构第二章 数模转换器简介2.1 数模转换器基本原理2.2 数模转换器性能参数2.2.1 静态性能参数2.2.2 动态特性参数2.3 数模转换器的分类及基本结构2.3.1 电阻串联式数模转换器2.3.2 两级串联电阻式数模转换器2.3.3 二进制权重电阻式数模转换器2.3.4 电容电荷重新分布式数模转换器2.3.5 R-2R电阻阶梯式数模转换器2.3.6 电流舵式数模转换器2.4 本章小结第三章 MOS电流模逻辑概述3.1 MCML的基本工作原理3.2 MCML的性能参数3.3 MCML电路基本单元3.4 本章小结第四章 D/A转换器系统级设计4.1 DAC系统构架4.2 温度计编码电路分段4.3 电流源阵列设计4.3.1 随机误差4.3.2 梯度误差与系统误差4.3.3 电流源阵列布局设计4.3.4 电流源阵列的Matlab系统级模型仿真4.4 电流源输出阻抗4.4.1 输出阻抗对于静态性能参数的影响4.4.2 输出阻抗对于频域参数的影响4.5 其他非理想因素对动态性能的影响4.6 本章小结第五章 16bit 1GSPS MCML DAC电路实现5.1 MCML数字编码电路5.1.1 温度计编码原理5.1.2 MCML基本逻辑单元设计5.1.3 温度计编码电路设计5.1.4 编码电路仿真结果5.2 电流源设计5.2.1 电流源尺寸的选取5.2.2 电流源输出噪声仿真结果5.3 Cascode管及开关管设计5.3.1 Cascode管与开关管尺寸的选取5.3.2 输出阻抗仿真结果5.4 开关驱动电路5.4.1 开关驱动电路的设计5.4.2 电路仿真结果5.5 电流源偏置电路5.5.1 运放的设计5.5.2 偏置环路稳定性补偿5.5.3 偏置电路仿真结果5.6 带隙基准设计5.6.1 带隙基准电路5.6.2 带隙基准仿真结果5.7 电流源校准电路5.7.1 电流源校准方案5.7.2 金属熔丝校准电路设计5.8 整体电路仿真5.8.1 电路功能仿真5.8.2 电路静态特性仿真5.8.3 电路动态特性仿真5.8.4 功耗仿真5.9 本章小结第六章 版图与后仿真结果6.1 芯片的版图设计6.1.1 MCML单元版图设计6.1.2 运算放大器输入对管版图设计6.1.3 电流源阵列版图设计6.1.4 金属熔丝版图设计6.1.5 整体版图6.2 版图后仿真结果6.3 本章小结第七章 总结与展望致谢参考文献研究成果附录A 温度计编码表附录B 电流源阵列INL和DNL Matlab代码附录C FFT Matlab代码
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标签：数模转换器论文; 电流模逻辑论文; 电流源误差论文; 偏置电路论文;
