6 GS/s 高速数模转换器：InP HBT工艺提升SFDR至63 dB

"本文介绍了一款基于0.7微米InP HBT工艺设计的12位6 GS/s高速电流舵型数模转换器(DAC)，该设计通过改进电流源开关结构和引入去毛刺电路，显著提高了SFDR，达到63 dB以上。电路的非线性误差低，DNL为0.75 LSB，INL为0.5 LSB。去毛刺电路在高频下能提升SFDR 10 dB，优化了动态特性。" 高速数模转换器(DAC)在现代通信系统中扮演着至关重要的角色，特别是在宽带通信领域。12位分辨率和6 GS/s的采样率使得这款DAC成为高性能应用的理想选择。电流舵结构因其高线性度和快速响应而在高采样率DAC设计中被广泛采用。然而，这种结构在高频操作时面临谐波失真增加和输出阻抗不稳定的问题，同时，开关切换产生的毛刺会降低SFDR。 为了解决这些问题，设计者采用InP异质结双极晶体管(HBT)工艺，其ft高达280 GHz，提供了高速性能。通过优化电流源开关结构，提高了输出阻抗的稳定性和整体性能。此外，引入去毛刺(Deglitch)电路是一种创新策略，它可以有效地消除开关切换期间的毛刺，从而改善SFDR。仿真结果显示，该电路的DNL（差分非线性）达到了0.75 LSB，INL（积分非线性）为0.5 LSB，表明了极高的线性度。 去毛刺电路的工作原理是通过精确的采样时序控制，确保在DAC输出切换时保持恒定的模拟信号值，避免毛刺的出现。这不仅提升了第一奈奎斯特域内的SFDR，而且还能在不牺牲信号幅度和动态性能的情况下扩展到更高的频率范围。与传统的去毛刺技术相比，这种方法更注重第一奈奎斯特域内的性能优化，避免了信号衰减和频繁的电平切换。 SFDR是衡量 DAC 输出信号质量的关键指标，它表示在输出信号中最大无杂散功率与信号功率之间的差值，反映了转换器抑制谐波和噪声的能力。该设计的SFDR超过63 dB，意味着在宽频范围内，转换器能够产生非常纯净的模拟信号，这对于高分辨率的通信和信号处理应用至关重要。 这款基于InP HBT的12位6 GS/s DAC展示了优秀的性能，其创新的电路设计和去毛刺技术为高速、高精度的数模转换提供了新的解决方案，对于推动宽带通信系统的发展具有重要意义。