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0.8V 8位50MS/S CMOS D/A转换器及关键技术

作　者: 张舸
导　师: 杨银堂
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 数模转换器混合集成电路电流舵温度码衬底驱动
分类号: TN792
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

数模转换器(DAC)用于将数字信号转换为模拟信号,广泛应用在通信及音视频处理系统。由于系统不断提高的处理速度和精度要求,使得数模转换器必须实现更快的转换速度和更高的转换精度,成为系统设计的瓶颈。随着便携技术的发展,手机、笔记本等便携设备迅速推广,而便携设备首先要解决功耗问题,这要求便携设备应用的数模转换器应具有较低的功耗。以上因素要求设计出高精度、高带宽和低功耗的数模转换器,采用降低电源电压的方法可以有效降低芯片功耗,但同时会减小带宽,为此低功耗DAC的设计目的主要是解决功耗与性能之间的矛盾,本文重点研究0.8V 8位50MS/S CMOS DAC的设计方法。本文首先概括介绍了数模转换器(DAC)的国内外动态,研究了DAC的基本原理和结构,并对几种典型的DAC结构进行了详细分析。通过对DAC结构的比较,决定采用分段式电流舵结构,其中高5位采用温度计码,低3位采用二进制译码。通过对低压低功耗集成电路设计技术的分析,着重设计了一个基于衬底驱动技术的CMOS带隙基准电压源,其带有提高电源抑制比电路和启动电路。仿真结果表明,该电路不仅具有良好的温度线性度,还具有高电源抑制比,满足本文DAC的设计要求。另外,还给出了实际的电压-电流转换、开关、偏置等典型单元电路的设计方案。采用本文设计的系统结构和基本单元子电路,可以使得DAC的采样频率达到50MS/S。在提高转换精度和速度的前提下,分段式电流舵的结构可以明显减小芯片的面积和功耗。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-10
第一章引言  10-16
  1.1 设计背景  10
  1.2 项目研制的意义  10-11
  1.3 数模转换器国内外发展现状  11-14
  1.4 论文结构  14-16
第二章数模转换器基本原理和结构简介  16-36
  2.1 数模转换器基本工作原理  16-17
  2.2 理想数模转换器  17-19
  2.3 数模转换器的性能参数  19-28
    2.3.1 静态特性参数  19-22
    2.3.2 动态特性参数  22-26
    2.3.3 温度特性参数  26-28
  2.4 数模转换器的结构  28-36
    2.4.1 数模转换器的基本结构  28-29
    2.4.2 权电阻型数模转换器  29-30
    2.4.3 R-2R 梯形电阻网络数模转换器  30-31
    2.4.4 二进制权重数模转换器  31-32
    2.4.5 温度计解码数模转换器  32-33
    2.4.6 混合结构数模转换器  33-34
    2.4.7 二进制加权电流舵型数模转换器  34-36
第三章低压低功耗集成电路设计技术  36-46
  3.1 低压低功耗集成电路设计背景  36-37
  3.2 低压低功耗集成电路设计技术  37-46
    3.2.1 浮栅/准浮栅技术  37-39
    3.2.2 衬底驱动技术  39-46
第四章分段电流舵结构数模转换器的设计  46-54
  4.1 输出阻抗变化  46-47
  4.2 DAC码制的选择  47-48
  4.3 精度的保证  48-52
    4.3.1 电流源校正技术  48-50
    4.3.2 动态元素匹配技术  50-52
  4.4 实际采用的DAC结构以及工作原理  52-54
第五章单位典型电路设计及仿真  54-68
  5.1 低压带隙基准源设计  54-58
    5.1.1 带隙基准电压源的原理  54-55
    5.1.2 基于衬底驱动的低压带隙基准源  55-57
    5.1.3 带隙基准源的仿真与分析  57-58
  5.2 电压－电流转换电路设计  58-59
  5.3 电流镜偏置电路  59-60
  5.4 电流开关电路  60-61
  5.5 锁存器电路  61-62
  5.6 温度计译码器设计  62-67
  5.7 总体电路仿真  67-68
结束语  68-69
致谢  69-70
参考文献  70-72
研究成果  72

0.8V 8位50MS/S CMOS D/A转换器及关键技术

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