一种基于0.18μmCMOS工艺的电流舵D/A转换器的设计

摘要

为应对越来越大的市场需求和缩小国内与国外在数模转换器技术水平方面的差距，本文展开了对一种高速（200MSPS）高精度(14bit)电流舵D/A转换器的设计研究，主要完成了以下几个方面的工作。
　　 1、 在详细对比二进制权重编码和温度计码的特点之后，采用5+4+5的混合分段结构来完成14位数模转换器的设计，从而在保证精度的情况下，尽量减小版图面积来降低成本。
　　 2、在充分掌握二进制码到温度计码的编译码原理的基础上，通过将输出温度计码表达式形式统一的方法，设计了一种能够在完成功能的同时保证输出数字信号时序一致性的编译码电路。在电流源阵列的设计过程中，提出了一种新的版图设计思想（环心排列）来减小高位电流源的匹配误差，并于文章《一种新颖的5-31温度计码电流源排布形式——环心排列》中发表。
　　 3、利用时钟馈通来源于寄生电容耦合的产生机理，设计了一个降低输出毛刺的电流开关驱动信号产生电路。它通过限幅电压降低驱动信号的电压幅值来减小时钟馈通效应；通过降低驱动信号交叉点来避免了电流差分开关同时打开。
　　 4、设计了一个低温度系数的带隙基准电压源电路给整个DAC提供偏置。并且通过带隙基准电压连接运算放大器的一个输入端去控制基准电流产生电路和电流源阵列，利用运算放大器的虚短虚断特性来减少负载对基准电压值的影响。
　　 5、利用模拟集成电路国家级重点实验室提供的技术平台，结合 0.18μm CMOS工艺，完成了从芯片电路设计到后仿验证的设计流程。总体电路的后仿真表明所设计的数模转换器芯片DNL=0.41LSB、INL=0.68 LSB、Setting time=1.7ns、输出信号为97.46MHz,时钟信号200M时SFDR=61.7dB，输出信号为10MHz,时钟信号65M时SFDR=81.2dB、功耗最大值小于102mW，达成预期设计目标。总体性能与ADI的14位数模转换器AD9744的相当，达到了国外2002年的技术水平。

目录

文摘

英文文摘

1 绪 论

2 D/A转换器的基本理论

3 电流舵D/A转换器的电路设计与仿真

4 电流舵D/A转换器的版图设计及后仿真

5 总结和展望

致 谢

参考文献

附 录