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14-bit 500MHz自校准电流舵DAC设计

作者:2017-10-05 00:32:16阅读:文章来源:
在这个信息快速传播的时代,由于在信号传播过程中对信号传输时传输速度/精度要求越来越高,为顺应这一发展趋势本文设计了精度为14-bit采样率500MHz的电流舵结构DAC。为了尽量降低一些非理想因素引起的偏差对动态性能的影响我们采用了一种随机选取校准算法来对bit10-bit14位电流源进行校准。本文采用中芯国际SMIC0.18um标准CMOS工艺进行设计,最终完成了一款带有数字校准的DAC设计并完成了以下主要任务和创新:(1)对输入信号采用bit1-bit5、bit6-bit9、bit10-bit14进行分段,然后对bit1-bit5 二进制译码,bit6-bit9、bit10-bit14 温度计译码。(2)在开关控制信号传输进入控制开关之前我们使用了限幅电路设计,通过该设计可以有效地降低信号交叉点与控制信号中的非理想信号的幅度从而降低输出信号中的毛刺。(3)对于bit10-bit14的电流源我们使用基于"数据比较"和"序列检测"随机选取算法对其进行数字校准。(4)在数字校准单元中,通过Verilog对算法进行功能实现、逻辑综合与物理层后端版图实现。在输入信号为1MHz采样频率为500MHz时,分别对不加校准和添加校准电路进行仿真,不加校准时SFDR为74.3634dB添加校准之后提高到78.2798dB。由仿真结果可以看出通过数字校准设计数模转换器动态特性得到显著提高。
  • 摘要3-4
  • Abstract4-7
  • 第一章 绪论7-10
  • 1.1 数字模拟转换器研究的选题背景与意义7-8
  • 1.2 国内外研究现状与发展趋势8-9
  • 1.3 论文结构与安排9-10
  • 第二章 数模转换器(DAC)的分类与基本原理10-20
  • 2.1 数模转换器基本原理10-11
  • 2.2 几种常见的DAC结构11-13
  • 2.2.1 加权电阻型DAC11-12
  • 2.2.2 开关树DAC12-13
  • 2.2.3 加权电容DAC13
  • 2.3 数模转换器的静态与动态特性13-20
  • 2.3.1 静态特性14-17
  • 2.3.2 动态特性17-20
  • 第三章 电流舵数模转换器基本结构与误差来源分析20-30
  • 3.1 电流舵型数模转换器基本结构20-24
  • 3.1.1 二进制译码电流舵DAC20-21
  • 3.1.2 温度计译码电流舵DAC21-23
  • 3.1.3 分段式译码结构电流舵DAC23-24
  • 3.2 电流舵数模转换器误差来源分析24-30
  • 3.2.1 静态失配误差24-28
  • 3.2.2 动态非线性误差28-29
  • 3.2.3 误差表现形式和影响总结29-30
  • 第四章 基本DAC电路设计30-47
  • 4.1 三段式电流舵DAC整体架构30-31
  • 4.2 各模块电路设计31-46
  • 4.2.1 时钟同步寄存器设计31-32
  • 4.2.2 译码与温度计码选通电路设计32-35
  • 4.2.3 限幅电路和互补开关与共源共栅电流源设计35-37
  • 4.2.4 电流源单元设计37-42
  • 4.2.5 带隙基准源42-46
  • 4.3 基本DAC整体仿真与版图布局46-47
  • 第五章 电流舵DAC数字校准47-53
  • 5.1 校准技术的分类47-48
  • 5.2 基于"数据比较"和"序列检测"的电流源选取算法48-49
  • 5.3 校准算法实现与验证49-51
  • 5.4 数字校准电路物理层设计51-53
  • 第六章 总结与展望53-54
  • 6.1 总结53
  • 6.2 展望53-54
  • 参考文献54-57
  • 在学期间的研究成果57-58
  • 致谢58-59

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