10位500MHz采样率CMOS DAC的设计

摘要

D/A转换器被广泛应用于计算机、通讯、航空航天、DSP(数字信号处理)等许多领域。最近，随着无线通讯市场和混合信号产品的快速发展，系统中数模之间的连接部分成了系统集成的颈瓶。无线通讯和视频领域，尤其是比较热门的比如HDTV和GSM，对高性能高速DAC的要求更加迫切，所以针对高速DAC的研究是必要的。 四川登巅微电子已有10位200MHz的高速DAC，在此基础上，论文完成了采样频率为500MHz的10位高速高精度D/A转换器的设计。在设计中采用了传统的全定制方案：定制设计要求—电路设计—电路仿真—版图绘制。其主要内容为： 1.研究了电压型、电流型和电容型等几种结构的DAC。分析了其工作原理和优缺点，根据三种结构的各自特点和设计目标，最后采用了电流型分段转换DAC架构，其中低五位采用二进制码而高五位采用温度计码。 2.差分开关的控制信号会通过晶体管的寄生电容耦合到输出，从而影响DAC的动态性能，设计中通过降低控制信号电压的方法来解决这个问题。同时，调低控制信号的交叉点，以防差分开关同时断开影响DAC的性能。 3.研究了电流源晶体管的失配特性。在高速高精度电流型DAC的设计中，电流源晶体管的匹配问题是设计的关键。设计中采用了一种对剃度误差和边缘效应不灵敏的电流源晶体管布局方案，并从单位电流源晶体管尺寸的选取到整体方案都作了详细的研究。 4.研究了衬底噪声和焊盘寄生电感对电路的影响。设计中采用数字和模拟部分分电源供电，画版图时采用差分走线，增加去耦电容，以及对重点部分进行特别保护等方法来抑制它们的影响。 5.当前主流工艺主要有CMOS工艺、BiCMOS工艺和Bipolar工艺三种，设计中采用中芯国际0.18μmCMOS工艺以有效降低成本和功耗。 用HSPICE对电路进行了模拟，对仿真结果的分析表明，各项指标都达到了设计要求。并已完成版图的设计，待流片验证通过后，即可实现商用的目的。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章 引言

第二章D/A转换器的基本原理及结构

第三章10位500M DAC的设计

第四章版图设计

结论

致谢

参考文献

附录

在学期间的研究成果