高可靠高精度R-2R型数模转换器的研究

发布时间：2020-06-13 14:30

【摘要】：数模转换器(DAC)在复杂的数字世界中,扮演着重要的角色。数模转换器能够将数字输入信号转换成模拟输出信号,常用于转换数字音频或视频等信号。随着无线通信、数字音频的爆发增长,DAC适应市场的需求向更高速度、更高分辨率、更低成本等方向发展。目前,DAC已经有许多不同的结构,各有特点和局限性。本文首先分析了电荷比例型DAC、电流比例型DAC、电压比例型DAC这三种DAC的结构,比较他们各自结构的优缺点,并采用R-2R电阻结构设计了一款应用于工业自动控制的DAC芯片。通过分析R-2R型DAC线性误差,得出R-2R电阻转换网络中各位模拟开关尺寸的比例关系,改进传统结构提出“5+7”分段电阻网络结构。本人主要负责降压电路、控制时钟信号产生电路、输入数字信号处理电路、存储器电路设计及R-2R电阻网络的设计。设计采用了 Candence公司的一系列软件,设计流程如下:首先进行原理图输入、再做全定制版图设计、然后进行版图规则检查(DRC)、版图与电路一致性检查(LVS)、寄生参数提取(PEX)、电路后端仿真。在设计电路版图过程中注意了器件的匹配与干扰的隔离。经Spectre后仿表明:常温环境下DAC的积分非线性误差(INL)和微分非线性误差(DNL)分别小于0.46LSB、0.26LSB,在-55～125℃范围内INL和DNL分别为0.54LSB、0.3LSB,建立时间为1μs,转换速度为1M。满足设计要求INL为1LSB、DNL为0.5LSB的设计要求,实现了芯片的高精度和高稳定性。设计基于CSMC 0.25μm 30VBCD 1P6M工艺对所设计的DAC芯片进行流片验证。
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN792

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