一种带校准的16位1GSPS电流舵D/A转换器设计

摘要

现代信息产品的控制及信号处理系统多为数字电路，其核心为数字信号处理器(DSP)、微控制器(MCU)及微处理器(MPU)等，实现方式为软件固化的方式，但是实际生活中的信号为模拟信号，而电子产品之间的通信信号也为模拟信号，所以研究数字与模拟转换器电路是非常有意义的。
　　 本论文采用中芯国际0.18μm1P6M标准CMOS工艺，实现了一种带校准的16位1GSPS电流舵数模转换器。采用6-5-5的分段方式，高六位和中间五位采用温度计编码，低五位采用二进制权重编码。电流源采用共源共栅结构以提高输出阻抗，运用中心对称的版图布局，同时采用熔丝校准方案对电流源进行了校准，有效的保证了单位电流源的匹配性，提高了芯片的精度。同时为了提高模拟开关的性能，设计了低交叉点开关驱动电路。整个芯片采用双电源供电，数字电源1.8V，模拟电源3.3V，采用差分输出结构，满量程输出电流为10mA，并通过外接50Q的电阻转换成差分电压。
　　 基于Cadence环境下的Spectre仿真器以及Layout工具，完成了电路的设计仿真和版图布局。16位1GSPS D/A转换器的INL为0.94LSB、DNL为0.75LSB，其建立时间为1.4ns当输入正弦信号3.4MHz时，1GHz采样时钟下的无杂波动态范围(SFDR)为87.39dB；当输入正弦信号67.8MHz时，1GHz采样时钟下SFDR为69.43dB；芯片的总体面积约为1.7mm×1.4mm。