一种低功耗10位电流舵DAC的设计与实现

论文摘要

本文较为全面地概括了数模转换器(DAC, Digital Analog Convertor)的国内外发展动态,介绍了DAC的基本原理和性能参数,对几种典型的DAC结构进行了详细的分析。论文设计了一种用于SOC内部的低功耗10位分段电流舵DAC。通过对温度码和二进制码这两种不同电流舵DAC结构的分析,采用了10位分段式电流舵结构,高七位采用温度计编码加权电流源结构,低三位采用二进制加权电流源结构。论文详细介绍了输入数据锁存器、温度计编码译码器、单位电流源以及带隙电压基准等各个电路模块的设计。该DAC基于SMIC 0.18um 1P6M混合信号工艺,仿真结果表明,在负载为500欧姆条件下,输出电压摆幅为±320mV,满量程电流为640mA,积分非线性误差小于±0.27LSB,微分非线性误差小于±0.3LSB,SFDR为56.59dB当工作频率为100MHz。DAC的一个典型功耗为4.73mW。有效芯片面积为1.38mm×0.36mm。

论文目录

• 目录
• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 论文的背景及意义
• 1.2 国内外研究综述及发展趋势
• 1.3 研究方法及途径
• 1.4 小结
• 第二章 DAC的基本原理、参数及常见结构
• 2.1 DAC的基本原理
• 2.2 DAC的主要性能参数
• 2.2.1 分辨率
• 2.2.2 精度
• 2.2.3 失调误差与增益误差
• 2.2.4 微分非线性误差
• 2.2.5 积分非线性误差
• 2.2.6 建立时间
• 2.2.7 毛刺
• 2.2.8 信噪比
• 2.2.9 信号噪声失真比
• 2.2.10 总谐波失真
• 2.2.11 无杂散动态范围
• 2.2.12 有效位数
• 2.3 DAC的常见结构
• 2.3.1 电流定标型DAC
• 2.3.2 电压定标型DAC
• 2.3.3 电荷定标型DAC
• 2.4 本章小结
• 第三章 电流舵DAC的系统分析
• 3.1 码制的选择
• 3.2 电流舵DAC误差分析
• 3.3 DAC设计中着重解决的问题
• 3.4 本章小结
• 第四章 电流舵DAC电路设计
• 4.1 本设计DAC所采用的结构
• 4.2 输入数据锁存电路
• 4.3 温度计编码译码电路
• 4.3.1 行列译码电路
• 4.3.2 电流源阵列逻辑选择电路
• 4.4 单位电流源
• 4.4.1 共源共栅电流源
• 4.4.2 电流开关电路
• 4.4.3 同步锁存器电路
• 4.4.4 交叉点调整电路
• 4.4.5 伪管单元
• 4.5 时钟驱动及延时电路
• 4.6 电压基准电路及偏置电路
• 4.6.1 带隙电压基准的基本原理
• 4.6.2 设计的带隙电压基准
• 4.6.3 电压基准电路的仿真
• 4.6.4 偏置电路
• 4.7 本章小结
• 第五章 DAC的系统仿真
• 5.1 基本功能验证
• 5.2 静态特性
• 5.2.1 斜波仿真
• 5.2.2 非线性误差
• 5.3 频域特性
• 5.4 功耗分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 DAC版图设计和验证
• 6.1 概述
• 6.2 混合信号版图设计的一些考虑
• 6.2.1 匹配设计
• 6.2.2 抗干扰设计
• 6.2.3 可靠性设计
• 6.3 DAC的版图整体布局
• 6.4 DAC的版图设计
• 6.4.1 数字部分
• 6.4.2 模拟部分
• 6.4.3 DAC的整体版图
• 6.5 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献