学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

应用于宽带通信系统的高速低功耗数模转换器设计

作　者: 王桥
导　师: 杨华中
学　校: 清华大学
专　业: 电子科学与技术
关键词: 宽带通信系统数模转换器无杂散动态范围低功耗电流驱动结构
分类号: TN792
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 243次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

集成电路技术的迅速发展为通信系统性能的提高提供了坚实的基础。在下一代通信系统中,提高传输速率、增大信号带宽已成为发展趋势。另一方面,随着各种便携式通信设备的广泛使用,尽可能降低通信终端的功耗也成为通信系统设计与设备制造中的重要考虑因素。由于数字通信在现代通信系统中的主导地位,数模转换器(DAC)也成为现代通信系统中一个不可或缺的重要模块。与通信系统的发展趋势相一致,DAC的设计也在朝着高速低功耗的方向发展。在高性能的通信系统中,DAC与模数转换器(ADC)的性能往往成为系统性能的瓶颈,提高高速DAC的性能成为宽带通信系统实现中迫切的需求之一。正是基于这种需求,本论文系统研究了宽带通信系统中高速低功耗DAC的设计问题,并实现了一个高速低功耗DAC芯片的设计、流片与测试。应用于宽带通信系统的高性能高速DAC一般采用电流驱动结构。基于这种结构,本论文详细的分析了DAC中若干关键电路的非理想特性对无杂散动态范围(SFDR)的影响。根据分析与计算的结果,并结合已有的设计,提出了一种新型的电流开关与一种新型的同步锁存器。通过对这两种电路的改进,有效的提高了DAC在高频信号输入条件下的SFDR。本论文还应用了一系列先进的电路设计技术,有效的抑制或消除了集成电路芯片中各种误差对DAC性能的影响,为DAC实现良好性能提供了保证。在本论文的DAC设计中,各个子电路模块的设计均考虑了低功耗的需求。除此之外,本论文还提出了一套完整的电源管理系统,在通信系统不需要DAC工作时,能够使DAC进入待机或停机状态,从而有效降低了其平均功耗。除了完整的讨论DAC芯片的设计与流片工作外,本论文还介绍了DAC的测试方案与测试电路板的设计。论文得到了比较完整的测试结果。测试结果表明,本论文的DAC基本达到设计目标,其性能水平与近几年IEEE学术期刊与会议所发表论文的性能水平相当。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章引言  8-10
  1.1 论文的研究背景  8-9
  1.2 论文的结构安排  9-10
第2章通信系统中的数模转换器  10-23
  2.1 数模转换器的基本原理  10-16
    2.1.1 理想的数模转换器及其传输函数  10-13
    2.1.2 数模转换器在通信系统中的应用  13-15
    2.1.3 数模转换器中的过采样技术  15-16
  2.2 数模转换器的主要性能指标  16-19
    2.2.1 静态性能指标  16-17
    2.2.2 动态性能指标  17
    2.2.3 频域性能指标  17-19
  2.3 电流驱动型数模转换器  19-20
  2.4 论文设计目标  20-23
第3章高速数模转换器中若干关键电路的改进设计  23-43
  3.1 电流开关的改进设计  23-39
    3.1.1 电流开关的非理想特性对SFDR 性能影响的分析  25-33
    3.1.2 电流开关性能改进方法的分析  33-37
    3.1.3 改进的电流开关及其偏置电路的设计  37-39
  3.2 同步锁存器的改进设计  39-42
    3.2.1 传统的同步锁存器及其分析  39-40
    3.2.2 改进的同步锁存器设计  40-42
  3.3 本章小结  42-43
第4章高速低功耗数模转换器的设计  43-62
  4.1 高速低功耗数模转换器的结构规划  43-47
    4.1.1 数模转换器的电路结构规划  43-45
    4.1.2 数模转换器的版图布局规划  45-46
    4.1.3 数模转换器的电源管理规划  46-47
  4.2 电流源阵列的设计  47-52
    4.2.1 电流源单元的设计  47-50
    4.2.2 电流源阵列的设计  50-52
  4.3 开关阵列的设计  52-53
    4.3.1 开关单元的设计  52
    4.3.2 开关阵列的设计  52-53
  4.4 译码器与延时器的设计  53-59
    4.4.1 译码器与延时器的结构  53-55
    4.4.2 温度计码位数的设计考虑  55-58
    4.4.3 译码器与延时器的设计实现  58-59
  4.5 基准电压源与偏置电路的设计  59-60
  4.6 数模转换器的芯片实现  60-61
  4.7 本章小结  61-62
第5章电路测试方案与结果  62-73
  5.1 数模转换器的测试电路板  62-64
  5.2 静态性能的测试  64-67
    5.2.1 静态性能的测试方案  64-66
    5.2.2 静态性能的测试结果  66-67
  5.3 频域性能的测试  67-70
    5.3.1 频域性能的测试方案  67-68
    5.3.2 频域性能的测试结果  68-70
  5.4 功耗测试结果  70-71
  5.5 数模转换器的性能小结  71-73
第6章工作总结  73-74
参考文献  74-77
致谢  77-78
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  78

应用于宽带通信系统的高速低功耗数模转换器设计

内容摘要

全文目录

相似论文