8位高速DAC的研究与设计
发布时间：2021-10-16 15:13
快速发展的计算机技术、数字信号技术以及集成电路等技术,使得对数模转换器（DAC）的性能要求越来越高,DAC连接数字信号和模拟信号,其转换速度已经成为制约整个系统高速发展的瓶颈之一,因此研究设计具有自主知识产权的高速高性能DAC具有十分重要的现实意义和广阔的应用前景。本文采用IBM 0.13μm BiCMOS工艺设计了“4+4”分段式全温度计译码电流舵结构的8位DAC。文章首先阐述了DAC的基本原理、性能参数以及常用基本结构,通过对三种结构的性能进行分析和比较,确定了8位“4+4”分段全温度计译码电流舵结构,这种结构改善了线性度,并且芯片面积较小;其次对影响DAC的相关性能因素进行分析,并得出影响DAC静态和动态性能的主要原因是电流源的匹配误差、电流源的有限输出阻抗大小以及译码方式选择,为后续电路设计提供理论支撑;然后对DAC电路进行系统设计,主要包括数字电路模块和模拟电路模块两个部分。模拟电路部分主要设计带隙基准电压源以及电压转电流偏置电路、电流源栅压产生电路以及电流源级开关管等电路。数字部分主要设计输入寄存器、时钟驱动电路、温度计译码电路以及开关驱动波形产生电路等电路。在电路设计过程...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.3 论文结构及工作
1.3.1 研究内容
1.3.2 设计指标
1.3.3 取得的成果及组织架构
第2章 DAC的基本原理及常用结构
2.1 DAC的基本原理
2.2 DAC的性能参数
2.2.1 DAC的静态性能参数
2.2.2 DAC的动态性能参数
2.3 DAC的基本结构
2.3.1 电压按比例缩放DAC
2.3.2 电荷按比例缩放DAC
2.3.3 电流按比例缩放DAC
2.4 本章小结
第3章 高速电流舵DAC性能分析
3.1 电流源匹配误差分析
3.1.1 随机误差
3.1.2 系统误差
3.2 电流源的有限输出阻抗
3.2.1 输出阻抗对静态性能的影响
3.2.2 输出阻抗对动态性能的影响
3.2.3 电流源输出阻抗的高频特性
3.3 译码方式
3.3.1 二进制译码
3.3.2 温度计译码
3.3.3 分段译码
3.4 本章小结
第4章 8位高速电流舵DAC设计
4.1 8 位电流舵DAC设计指标
4.2 8 位电流舵DAC系统架构
4.3 带隙基准电压源
4.3.1 带隙基准电压源的原理
4.3.2 带隙基准电压源的设计
4.3.3 带隙电路的仿真结果
4.4 电压转电流电路和电流源栅压产生电路
4.5 电流源和开关管
4.5.1 电流源和开关管
4.5.2 电流源阵列的版图分布
4.6 输入寄存器
4.7 温度计译码电路
4.8 开关驱动波形产生电路
4.8.1 差分管源级电压抖动分析
4.8.2 开关驱动波形产生电路设计
4.9 时钟驱动
4.10 本章小结
第5章 版图设计与后仿真
5.1 版图设计考虑因素
5.2 数模混合集成电路版图
5.3 8 位高速DAC版图设计
5.4 8 位高速电流舵DAC的系统后仿真
5.4.1 静态性能后仿真
5.4.2 动态性能后仿真
5.5 后仿真与设计指标对比
5.6 本章小结
第6章 8位高速DAC测试方案
6.1 芯片介绍
6.2 静态性能测试方案
6.3 动态性能测试方案
第7章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种1.8V 10位120MS/s CMOS电流舵D/A转换器IP核[J]. 朱樟明,李亚妮,杨银堂. 半导体学报. 2008(03)
硕士论文
[1]8位高速DAC集成电路设计[D]. 孙楚洋.东南大学 2016
[2]高速电流舵DAC动态性能的提升研究[D]. 席望.西安电子科技大学 2014
[3]高速高精度DAC设计研究[D]. 付志博.北方工业大学 2013
[4]一种带校准的16位1GSPS电流舵D/A转换器设计[D]. 陈超.西安电子科技大学 2012
[5]高性能带隙基准电压源的分析与设计[D]. 王国瑞.吉林大学 2010
[6]一种双R-2R电阻网络12位D/A转换器结构研究[D]. 张俊安.电子科技大学 2009
本文编号：3440038
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.3 论文结构及工作
1.3.1 研究内容
1.3.2 设计指标
1.3.3 取得的成果及组织架构
第2章 DAC的基本原理及常用结构
2.1 DAC的基本原理
2.2 DAC的性能参数
2.2.1 DAC的静态性能参数
2.2.2 DAC的动态性能参数
2.3 DAC的基本结构
2.3.1 电压按比例缩放DAC
2.3.2 电荷按比例缩放DAC
2.3.3 电流按比例缩放DAC
2.4 本章小结
第3章 高速电流舵DAC性能分析
3.1 电流源匹配误差分析
3.1.1 随机误差
3.1.2 系统误差
3.2 电流源的有限输出阻抗
3.2.1 输出阻抗对静态性能的影响
3.2.2 输出阻抗对动态性能的影响
3.2.3 电流源输出阻抗的高频特性
3.3 译码方式
3.3.1 二进制译码
3.3.2 温度计译码
3.3.3 分段译码
3.4 本章小结
第4章 8位高速电流舵DAC设计
4.1 8 位电流舵DAC设计指标
4.2 8 位电流舵DAC系统架构
4.3 带隙基准电压源
4.3.1 带隙基准电压源的原理
4.3.2 带隙基准电压源的设计
4.3.3 带隙电路的仿真结果
4.4 电压转电流电路和电流源栅压产生电路
4.5 电流源和开关管
4.5.1 电流源和开关管
4.5.2 电流源阵列的版图分布
4.6 输入寄存器
4.7 温度计译码电路
4.8 开关驱动波形产生电路
4.8.1 差分管源级电压抖动分析
4.8.2 开关驱动波形产生电路设计
4.9 时钟驱动
4.10 本章小结
第5章 版图设计与后仿真
5.1 版图设计考虑因素
5.2 数模混合集成电路版图
5.3 8 位高速DAC版图设计
5.4 8 位高速电流舵DAC的系统后仿真
5.4.1 静态性能后仿真
5.4.2 动态性能后仿真
5.5 后仿真与设计指标对比
5.6 本章小结
第6章 8位高速DAC测试方案
6.1 芯片介绍
6.2 静态性能测试方案
6.3 动态性能测试方案
第7章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种1.8V 10位120MS/s CMOS电流舵D/A转换器IP核[J]. 朱樟明,李亚妮,杨银堂. 半导体学报. 2008(03)
硕士论文
[1]8位高速DAC集成电路设计[D]. 孙楚洋.东南大学 2016
[2]高速电流舵DAC动态性能的提升研究[D]. 席望.西安电子科技大学 2014
[3]高速高精度DAC设计研究[D]. 付志博.北方工业大学 2013
[4]一种带校准的16位1GSPS电流舵D/A转换器设计[D]. 陈超.西安电子科技大学 2012
[5]高性能带隙基准电压源的分析与设计[D]. 王国瑞.吉林大学 2010
[6]一种双R-2R电阻网络12位D/A转换器结构研究[D]. 张俊安.电子科技大学 2009
本文编号：3440038
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3440038.html
