10位分段式电流舵型高速数模转换器设计

"高速10比特数模转换器的设计 - 复旦大学本科毕业论文 - 北京工业大学硕士学位论文 - 姓名：任晴 - 申请学位级别：硕士 - 专业：通信与信息系统 - 指导教师：林平分 - 20090401" 这篇论文主要探讨了高速10比特数模转换器（DAC）的设计，它是数字信号处理系统中的关键组件。数模转换器将数字信号转化为模拟信号，广泛应用在通信、信号处理、控制系统等领域。随着集成电路技术的发展，对数模转换器的要求越来越高，包括更高的转换速度、更高的分辨率、更低的功耗和能够在低电压下工作。 本文设计的是一款基于电流舵结构的10位分段式数模转换器，其工作原理是通过控制电流的大小来模拟不同的电压等级，从而实现数字到模拟的转换。电流舵型DAC因其开关速度快而具有高速转换优势。为了兼顾精度、复杂性和速度，采用了“8+2”的分段式译码方式，其中8位采用温度计编码以提高精度和速度，而剩余2位采用二进制编码以减小电路面积。 设计中采用了模块化的方法，包括电流源矩阵模块、锁存模块、译码模块、带隙基准电压源模块以及电流开关网络等，这些模块协同工作，确保数据能快速准确地转换。高速同步锁存电路和特定的时钟驱动电路用于保证转换速度和精度，同时满足低功耗的需求。此外，该设计还考虑到了集成度和成品率，选择了CMOS工艺，具体为TSMC的0.13微米1P6M CMOS工艺，利用Spectre软件进行了电路模拟仿真。 设计的10位分段式电流舵型数模转换器具有直接电流输出，可以驱动负载阻抗，无需额外的运算放大器作为输出缓冲，这使得它能够实现高速性能。该转换器的主要性能指标包括：工作电压3.3V，微分非线性误差0.003 LSB，积分非线性误差0.0035 LSB，信噪比（SFDR）超过72 dB，总功耗低于40 mW。这样的设计不仅具备先进的技术水平，也具有实际应用价值，适合在数据处理和控制系统中使用。 关键词：数模转换器，电流舵型，电流源矩阵，分段式。