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二阶∑-ΔDAC芯片设计

作　者: 李宁家
导　师: 辛晓宁
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: sigma-delta调制器 DA转换器全加器 D触发器
分类号: TN792
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 32次
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内容摘要

数模转换器，简称DAC，它是把数字信号转变成模拟信号的器件。典型的D/A转换器基本上由4个部分组成，即权电阻网络、运算放大器、基准电源和模拟开关。由于传统的D/A转换器主要依赖于模拟器件，很难实现高分辨率。Σ-ΔDAC是一种基于数字信号处理技术的D/A转换器，由于对模拟器件的精度要求较低、对器件匹配度要求不高、工艺易实现等优点，使其可以获得相同成本下，传统DAC难以达到的分辨率与稳定性，有很好的前景。Σ-ΔDAC作为一种高精度信号转换器，在当今数字音频、通信等领域的应用十分广泛。本文在对二阶Σ-ΔDAC芯片AD421进行分析的基础上，给出了一种基于国内生产线的设计。论文对数模转换器的原理进行了介绍，并分析了按照版图照片提取的电路图。该电路包括振荡器、输入移位寄存器、锁存器、16/17位模式转换模块、Σ-Δ调制器模块和滤波电路等功能模块。通过理论分析和仿真验证，证明了电路提取的正确性。基于HHNEC的BCD035工艺，对该电路进行了重新设计，并完成了全部设计流程。论文的主要工作是基于0.35μm设计规则，利用cadence软件完成电路的版图设计，并通过DRC和LVS验证。电路的性能达到了预期指标。由于所选工艺较先进，芯片面积为2438um×1904um，减小了芯片面积，降低了成本。仿真结果表明，在输入数据16位模式下，输出电流范围为2uA~10uA，在输入数据为17位模式下，输出电流范围为1.75uA~12uA，分辨率为0.001uA，且建立时间8ms。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-13
  1.1 选题背景及意义  9
  1.2 Σ-ΔDAC 的发展历史和研究现状  9-10
  1.3 过采样数模转换器  10-12
    1.3.1 过采样Σ-Δ型 DAC 基本原理  10-11
    1.3.2 过采样Σ-Δ型 DAC 结构  11-12
  1.4 本文的主要工作  12-13
第2章二阶Σ-ΔDAC 电路分析  13-33
  2.1 整体电路介绍  13-14
  2.2 数字接口  14-15
  2.3 输入移位寄存器  15-18
  2.4 锁存器  18
  2.5 16/17 位模式选择模块  18-21
  2.6 全加器  21-23
  2.7 Σ-ΔDAC 模块  23-30
    2.7.1 Σ-Δ调制器原理  23-24
    2.7.2 Σ-Δ调制器结构  24-29
    2.7.3 开关电流源电路  29-30
  2.8 振荡器电路  30-31
  2.9 上电复位电路  31-33
第3章电路设计与版图绘制  33-43
  3.1 HHNEC BCD035 工艺介绍  33-34
  3.2 整体电路  34-40
  3.3 版图绘制  40-43
第4章电路仿真  43-52
  4.1 数模混合仿真软件 ADMS 介绍  43-44
  4.2 ADMS 的使用方法介绍  44-46
  4.3 输入移位寄存器仿真  46-47
  4.4 16/17 位模式选择模块仿真  47-49
  4.5 芯片性能仿真  49-52
    4.5.1 数据单点测试  49-51
    4.5.2 分辨率测试  51-52
第5章结论  52-53
参考文献  53-55
在学研究成果  55-56
致谢  56

二阶∑-ΔDAC芯片设计

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