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基于InP-DHBT的高速DAC设计与仿真

作　者: 尹高伟
导　师: 马佩军
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 集成电路系统设计
关键词: 磷化铟双异质结双极型晶体管电流舵数模转换器
分类号: TN792
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

DAC是由数字信号到模拟信号的转换器,它联系着数字和模拟世界。现代电子系统的飞速发展需要更高转换速率的DAC,而InP-DHBT器件的特殊优势,使其近年来在高速DAC领域获得了突出的关注。本文论述了DAC的基本工作原理和InP-DHBT器件的工作原理,层次设计和器件模型等内容。并在这些内容的基础上提出了一种用InP-DHBT实现的电流舵结构电路,这种电路用二进制译码和ROM组成的温度码译码电路替代传统的译码阵列,从而可以在提升速度的同时有效地减小面积和降低成本。根据电路结构,本文采用德国Fraunhofer IAF(Fraunhofer Institute of Applied Solid-State Physics)的InP/InGaAs双异质结双极型晶体管结构(DHBT)进行DAC设计,其发射结面积为4 um 2,截止频率f T和最高振荡频率f max均超过260GHz。用这种器件对模拟和数字部分的电路分别进行了设计和仿真,并把各个部分连接成整体进行了仿真,仿真结果显示,这种电路在6V单电源供电下,可以实现10GSPS的工作速率,INL为0.036LSB和DNL为0.019LSB的静态特性以及SFDR为33.92dB的动态特性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-13
  1.1 论文的背景  9
  1.2 DAC 的发展现状  9-10
  1.3 论文的主要工作和组织结构  10-13
第二章 DAC 的类型与性能参数  13-23
  2.1 DAC 的工作原理  13-14
  2.2 DAC 的类型  14-18
  2.3 DAC 的性能指标  18-22
  2.4 本章小结  22-23
第三章 InP-DHBT 器件与模型  23-35
  3.1 HBT 的工作原理  23-27
    3.1.1 BJT 的工作原理  23-24
    3.1.2 HBT 的工作原理  24-25
    3.1.3 HBT 的高频特性  25-27
  3.2 InP-DHBT 器件结构  27-33
    3.2.1 InP-DHBT 器件结构和工艺简介  27-28
    3.2.2 器件层次  28-31
    3.2.3 版图层次  31-33
  3.3 InP-DHBT 器件模型  33-34
    3.3.1 Gummel-Poon 模型的局限  33
    3.3.2 UCSD 模型及其特点  33-34
  3.4 本章小结  34-35
第四章 InP-DHBT DAC 的设计与仿真  35-67
  4.1 InP-DHBT DAC 的结构  35-43
    4.1.1 本文的设计目标与DAC 选型  35-36
    4.1.2 普通电流舵DAC 结构  36-38
    4.1.3 本文所用的电流舵DAC 结构  38-43
  4.2 模拟部分电路的设计与仿真  43-50
    4.2.1 电流源与开关的设计考虑  43-46
    4.2.2 设计实现与仿真  46-50
    4.2.3 模拟部分设计与仿真小结  50
  4.3 数字部分电路的设计与仿真  50-60
    4.3.1 OR/NOR 门的设计与仿真  51-53
    4.3.2 ROM 的设计与仿真  53-55
    4.3.3 Latch 与DFF 设计与仿真  55-59
    4.3.4 数字部分设计与仿真小结  59-60
  4.4 整体仿真分析  60-65
    4.4.1 整体仿真前的准备  60-62
    4.4.2 仿真结果和参数计算  62-65
    4.4.3 整体仿真小结  65
  4.5 本章小结  65-67
第五章总结与展望  67-69
致谢  69-71
参考文献  71-75
研究成果  75-77
附录A：InP-DHBT UCSD 模型  77-78
附录B：MATLAB 眼图仿真程序  78-79
附录C：Verilog-A 电平转移模块  79-80

基于InP-DHBT的高速DAC设计与仿真

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