10比特1Gs/s电流舵型DAC的设计

摘要

通讯和数字视频系统等运用宽带数据传输技术的应用迅速增长，对高速高精度的数字模拟转换器的要求日趋增长。 本论文设计的10比特、1Gs/s的电流舵型数模转换器是基于中芯国际0.18um CMOS工艺开发的可用于视频信号处理的芯片。 为了达到视频信号所需要的速度和精度，本文采用了电流舵型的结构，高5位采用温度编码方式，低5位采用二进制编码方式，以获得较好的DNL，并尽可能减小芯片面积。 为降低输出阻抗的非线性给精度带来的影响，以及1.8V电源电压供电导致电流源输入输出范围达不到指标的影响，本文采用了增大输入输出电压范围的宽摆幅cascode电流源。同时为降低数字信号通过开关晶体管的寄生电容耦合到输出端，本文设计了一种根据电流源电流大小自行设定信号摆幅的开关信号处理电路，减小控制信号的摆幅使其刚好达到使电流完全流向一路输出的要求。为有效降低毛刺，不仅对开关控制信号作了必要的同步，还将开关控制信号做处理使每一对开关不至于同时处于关断状态。为了在保证良率的情况下同时保证面积最小，本文详细分析并计算出电流源晶体管所取的最小尺寸。 经模拟和仿真，本文设计结果满足1Gs/s的速度和10比特分辨率的应用要求，输出DNL、INL分别小于±0.05LSB及±0.2LSB，对1MHz及50MHz正弦波信号采样后恢复出的信号的SFDR分别为55dB和40dB。