基于InP-DHBT的高速DAC设计与仿真

摘要

DAC是由数字信号到模拟信号的转换器，它联系着数字和模拟世界。现代电子系统的飞速发展需要更高转换速率的DAC，而InP-DHBT器件的特殊优势，使其近年来在高速DAC领域获得了突出的关注。
　　 本文论述了DAC的基本工作原理和InP-DHBT器件的工作原理，层次设计和器件模型等内容。并在这些内容的基础上提出了一种用InP-DHBT实现的电流舵结构电路，这种电路用二进制译码和ROM组成的温度码译码电路替代传统的译码阵列，从而可以在提升速度的同时有效地减小面积和降低成本。
　　 根据电路结构，本文采用德国Fraunhofer IAF(Fraunhofer Institute of Applied Solid-State Physics)的InP/InGaAs双异质结双极型晶体管结构(DHBT)进行DAC设计，其发射结面积为4um2，截止频率fT和最高振荡频率fmax均超过260GHz。用这种器件对模拟和数字部分的电路分别进行了设计和仿真，并把各个部分连接成整体进行了仿真，仿真结果显示，这种电路在6V单电源供电下，可以实现10GSPS的工作速率，INL为0.036LSB和DNL为0.019LSB的静态特性以及SFDR为33.92dB的动态特性。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1论文的背景

1.2 DAC的发展现状

1.3论文的主要工作和组织结构

第二章DAC的类型与性能参数

2.1 DAC的工作原理

2.2 DAC的类型

2.3 DAC的性能指标

2.4本章小结

第三章InP-DHBT器件与模型

3.1 HBT的工作原理

3.1.1 BJT的工作原理

3.1.2 HBT的工作原理

3.1.3 HBT的高频特性

3.2 InP-DHBT器件结构

3.2.1 InP-DHBT器件结构和工艺简介

3.2.2器件层次

3.2.3版图层次

3.3 InP-DHBT器件模型

3.3.1 Gummel-Poon模型的局限

3.3.2 UCSD模型及其特点

3.4本章小结

第四章InP-DHBT DAC的设计与仿真

4.1 InP-DHBT DAC的结构

4.1.1本文的设计目标与DAC选型

4.1.2普通电流舵DAC结构

4.1.3本文所用的电流舵DAC结构

4.2模拟部分电路的设计与仿真

4.2.1 电流源与开关的设计考虑

4.2.2设计实现与仿真

4.2.3模拟部分设计与仿真小结

4.3数字部分电路的设计与仿真

4.3.1 OR/NOR门的设计与仿真

4.3.2 ROM的设计与仿真

4.3.3 Latch与DFF设计与仿真

4.3.4数字部分设计与仿真小结

4.4整体仿真分析

4.4.1 整体仿真前的准备

4.4.2仿真结果和参数计算

4.4.3整体仿真小结

4.5本章小结

第五章总结与展望

致谢

参考文献

研究成果

附录