一种电流源型DAC的IC设计与实现

摘要

本文较为全面地概括介绍了数/模转换器的国内外动态,分析了数/模转换器的基本原理和结构,对电流转换和电压转换的数/模转换器进行了详细的分析.通过对温度码和二进制码这两种不同数/模转换器结构的讨论,针对速度、精度和成本的要求,设计了一种新型的分段温度码二进制加权控制的电流源型数/模转换器,并对其进行了原理分析和电路设计、电路仿真、电路版图布局、部分电路版图实现等的研究.建立了完整的电流源型数/模转换器基本单元电路设计.采用文章中的转换结构和基本单元电路,使得数/模转换器的转换速率达到1M,其转换精度为11位(数/模转换器的实际有效位是10位),电路面积不到0.17mm<'2>.而且电路的积分非线性非常小,不到0.5％,差分非线性不到0.5LSB.在转换速度和精度不变的前提下,分段式温度编码二进制加权控制的电流源型数/模转换器的结构可以明显的减小电路的面积.文章中讨论了有关数/模转换器的一些基本设计思想和手段.针对2+2+2+5分段式温度编码二进制加权控制的电流源型数/模转换器设计常见问题,进行了理论上的分析,并给出了实际的电流源阵列结构、开关阵列结构、电流基准、参考电压电流、输出缓冲电路,数字控制逻辑等单元电路的设计方案及具体电路.

目录

文摘

英文文摘

独创性说明

1绪论

1.1国内外研究现状及发展趋势

1.1.1美国伊利诺斯大学的研究

1.1.2比利时Leuven和Katholieke大学的研究

1.1.3流水线(Pipeline)型ADC

1.2研究方法和途径

1.2.1电路架构选取

1.2.2电路建立途径

1.2.3工艺版图的考虑

2数模转换器的基本结构和原理

2.1权电阻网络DAC

2.2倒T形电阻网络DAC

2.3权电容网络DAC

3电流源型DAC电路的总体设计

3.1传统的DAC和电流源型DAC

3.1.1传统的DAC

3.1.2电流源型DAC

3.2温度码DAC与二进制加权DAC的比较

3.2.1二进制加权DAC

3.2.2温度码DAC

3.3 DAC主体电路的设计

3.3.1电流源阵列逻辑控制电路的设计

3.3.2阵列开关设计

3.3.3单位电流源设计

3.3.4电流源偏压电路设计

3.3.5输出缓冲电路

3.3.6 DAC主体电路整体分析

3.4电流基准电路设计

3.4.1电路分析

3.4.2电路仿真

3.5参考电压电流电路设计

3.5.1电路分析

3.5.2电路仿真

3.5.3子模块电路分析

3.6参考电压缓冲电路设计

3.6.1电路分析

3.6.2电路仿真

4整体电路及仿真分析

4.1整体电路分析

4.2电路参数分析

4.2.1单调性

4.2.2精度

4.2.3输出电压范围

4.2.4转换速度

4.2.5 DAC的最大功耗估算

4.2.6 DAC的PSRR

4.3整体电路的仿真分析

4.3.1仿真条件

4.3.2仿真分析

5电路版图布局与设计

5.1工艺简述

5.2版图设计

5.2.1 MOS管版图

5.2.2电容版图

5.2.3电阻版图

5.2.4版图设计规则

5.3电路版图布局及分析

5.3.1 DAC电路版图布局

5.3.2 sdac_core电路版图布局

5.3.3 sdac_cs电路版图布局

5.4部分电路版图的绘制

5.5总体电路版图结果

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

附录A网表文件一

附录A网表文件二

附录A网表文件三

附录B仿真模型文件

致谢

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