高性能8位CMOS电流舵数模转换器设计优化

本文主要探讨了高清视频领域中的一种高性能CMOS电流舵数/模转换器(CS-DAC)的设计。随着高清晰电视(HDTV)和无线通信网络的迅速发展，对数模转换器的性能需求日益提高，包括速度和精度。设计者采用了新型传输门(TG)结构的电流源单元矩阵和译码逻辑电路，以实现高速度和高精度。 电流源单元矩阵结构与传输门译码电路的结合有助于减少毛刺等干扰信号，提高了转换器的稳定性。TG结构的设计减少了晶体管的数量并缩短了电路延时，从而降低了电路复杂性和功耗。具体来说，该CS-DAC基于0.25μm CMOS工艺设计，其功耗低至21mW，具备1.5GHz的高采样率，这在能耗和速度上达到一个理想的平衡。 在设计策略上，文章提到了电流舵型DAC的选择，相对于电压型或电荷型，它在高速度上有优势且元件较少，适应高压环境。对于数模转换器的译码方式，采用了分段结构，结合了二进制和温度计译码的优点。高6位采用温度计译码以优化线性度，而低2位采用二进制译码以节省面积。这种混合编码方式使得电路既能保持较好的线性性能，又兼顾了复杂度和面积的平衡。 图1展示了作者参考Lin和Bult的研究，通过面积与分段比例的关系图来决定电路的分段配置，以达到最佳性能指标。图2详细展示了8位分段式电流舵的基本结构，显示了各个部分的连接和工作原理。 总结来说，本文的贡献在于提出了一种高性能的CMOS电流舵数/模转换器，满足了高清视频和无线通信对于高速度和高精度的需求，同时在电路设计上兼顾了功耗、面积和性能的优化。这样的设计为现代电子设备，特别是高清晰视频处理提供了重要的技术支持。