抗辐照DAC芯片中电平转换电路的设计

摘要

近年来，集成电路产业在我国迅速发展并取得了一些显著成果，在此基础上，集成电路在民用和军用领域都有很大的应用空间。某些专用集成电路需要在一定的环境条件下工作，而这些环境往往是比较恶劣的，对集成电路本身的稳定性和可靠性提出了比较严格的要求。例如伴随着中国航空航天领域的重大发展，航天器搭载的芯片从数量到种类呈现上升趋势，而高空大气层和外太空工作环境会带来低温、宇宙射线等苛刻的工作环境，一般工艺下的集成电路很难在这种环境中保证正常工作和正常寿命。因此，在高空不利因素下能够正常工作并且保证工作寿命的高性能集成电路的设计成为集成电路设计工作中一个值得研究的方向。 数模转换器是一种将数字信号转换为模拟信号的集成电路，在信号采集和信号处理的工作中起到比较关键的作用，应用于控制工程，通信工程，航天工程等等领域。数字信号具有稳定、抗干扰、传递过程中衰减弱的优势，而很多情况下需要对采集到的模拟信号进行处理分析，因此数模转换器作为中间的转换电路有着无可替代的作用，这也要求了数模转换器工作的正确性。一个良好的数模转换器能够将输入的数字信号正确存储并转换成相应的模拟信号，一旦出现转换错误的情况会对整个相关系统造成重大影响，因此，稳定可靠的数模转换器的设计是必须进行的。 针对上述背景，本文主要完成了以下各项工作： （1）介绍项目背景，从整体的12位四通道DAC芯片入手，对其功能进行大体的整理，划分出各个主要模块，了解其功能作用，并针对本次项目中所要求的辐照指标进行辐照机理以及相应的抗辐照加固过程的了解，根据芯片的整体要求结合工艺库得到最适合的器件和工艺。 （2）以上述芯片整体要求为前提，对所负责的主要模块进行功能分析和电路设计。在三种工作电压（-15V～15V、-5V～5V和0～5V）下均能正常工作并且能够将数字用低电压信号转换为模拟用高电压信号的电平转换电路的设计是本文的主要工作。通过对传统CMOS电平转换电路的学习和借鉴，并且分析电平转换电路所连接的芯片中的前后级模块，本文设计得出了一种合适的基于LDMOS晶体管的电平转换电路，最终对其仿真并得到结果。 （3）根据设计得出的电平转换电路原理图绘制相应的版图。首先本文整理得出此电平转换电路所涉及到的元件在绘制版图时所需要遵循的原则，在此基础上进行版图绘制。其次解释了电平转换电路版图绘制时的具体布局布线方式。 本文针对上述工作设计了项目要求的电平转换电路，针对其功能、工作方式和注意事项等作出具体的解释说明。

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