14-bit自校准电流舵DAC设计

发布时间：2017-05-17 20:11

  本文关键词：14-bit自校准电流舵DAC设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：数模转换器DAC作为数字系统和模拟世界之间的链接者,其重要性不言而喻,然而混合编码式电流舵结构的DAC,具有面积小、高速、高精度和高匹配性等优秀的性能而备受设计者的喜爱,但电流舵结构DAC依然很难实现14bit的分辨率。然而随着科技的不断发展,对DAC的分辨率要求越来越高。所以,高分辨率的数模转换器(DAC)中都会通过引入校准的方式来提高DAC的动态性能。本文基于SMIC0.181P6M标准工艺设计了一种带数字自校准的混合编码型数模转换器：(1)采用5+4+5的二进制和温度计混合编码方式进行输入数字信号的预处理,从而减小毛刺能量和芯片面积。(2)设计了一个开关驱动电路,减小开关控制信号的幅度和交叉点,以此减小时钟馈通对整体性能的影响。(3)设计出一种数字自校准方法,对高5位电流源进行随机的选通,进而将每个电流源的失配因子转换为白噪声,提高DAC的SFDR性能。(4)利用数字集成电路设计工具(DC,ICC等)完成数字自校准的前端设计与物理实现。该校准方法通过Verilog实现,利用ModelSim进行验证,并使用Cadence-AMS仿真工具进行数模整体验证。输入频率为1MHz,采样频率为200MHz,电源分1.8V和3.3V供电,负载电阻为25ohm,负载电容为4pF的情况下,对输出信号进行采点做FFT分析,SFDR为92dB,相对于为校准前的DAC动态性能有很大的提升。
【关键词】：电流舵结构数模转换器 数字自校准 SFDR
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN792
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-10
• 1.1 数模转换器(DAC)研究的背景及意义8
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势8-10
• 1.3 相关论文安排10
• 第二章 数模转换器(DAC)基本结构10-19
• 2.1 概述10-11
• 2.2 DAC的类型11-14
• 2.2.1 电压型DAC11-12
• 2.2.2 电荷型DAC12-13
• 2.2.3 电流型DAC13-14
• 2.3 数模转换器的性能参数14-19
• 2.3.1 静态特性15-17
• 2.3.2 动态特性17-19
• 第三章 电流舵D/A转换器19-22
• 3.1 电流舵D/A转换器的结构和原理19-20
• 3.2 影响电流舵DAC主要性能的因素20-21
• 3.3 有限输出阻抗对SFDR的影响21-22
• 第四章 电流舵DAC校准方案与校准电路22-27
• 4.1 现有校准技术22-23
• 4.2 电流舵DAC数字自校准方案23-24
• 4.3 校准方案的实现与验证24-25
• 4.4 基于AMS仿真工具的数模混合仿真验证25-27
• 第五章 电流舵DAC电路级设计与优化27-47
• 5.1 DAC的系统性构架27-28
• 5.2 同步寄存单元设计28-29
• 5.3 译码与选择单元设计29-34
• 5.4 开关驱动单元和电流源控制开关的设计34-35
• 5.5 偏置与带隙基准源设计35-42
• 5.6 电流源单元设计42-45
• 5.7 校准模块与整体电路联合优化仿真45-47
• 第六章 系统版图设计与物理实现47-55
• 6.1 电流源阵列版图设计47-50
• 6.2 数字自校准模块物理实现50-52
• 6.3 整体版图布局52-53
• 6.4 后仿真与验证53-55
• 第七章 结论与展望55-56
• 参考文献56-59
• 在学期间的研究成果59-60
• 致谢60

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本文编号：374390