高速高精度CMOS数模转换器设计

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1、摘要摘要D／A数转换器在当今电子系统中扮演着一个非常重要的角色。在诸如音频，视频，测量仪表和通信领域中都有非常重要的应用。它主要分为奈奎斯特速率D／A转换器和过采样D／A转换器。其中过采样D／A转换器主要应用于音频领域，因为音频领域要求转换器具有具有十分高的分辨率，但是由于人耳的感知度在千赫兹量级，所以对带宽要求不高。过采样D／A转换器可以借助一个非常高的过采样率来降低模拟部分设计的复杂程度并且能够提高分辨率。但是在视频和通信领域，随着技术的发展，由于人们对图像和通信质量要求的提高，视频D／A转换器的带宽不仅

2、比较高，而且分辨率也在不断提高。这就要求我们设计出高速度高分辨率的D／A转换器来。奈奎斯特型转换器具有速度上的优势，而且我们可以通过版图布局、校准等技术得到比较高的分辨率。本论文介绍了两个D／A转换器。第一个是采用使用马来西亚1stSilicon0．25pm2P4M标准CMOS工艺设计的Current—steering结构的8bit，12Mbps的数模转换器。对此数模转换器的电路设计过程中所遇到的各种问题进行了详细的研究和讨论，并且对其中所包含设计思想也进行了详细的介绍。第二个介绍了一个14bit，lOOMb

3、ps的数模转换器。它采用了一种不同于以往所介绍的数字化校准方式，它对数模转换器的输出进行数字化测量和存贮，并且对误差进行数字化补偿，使得校准的全程都处在数字领域中，避免了在模拟部分校准误差所带来的外加误差。关键字：数一模转换器Current—steering高速度高精度校准AbstractD谚tal—to-Analogconverterisaveryimportantpartintheelectricalsystem．Itcanbeusedinaudio，video，sensor，instrumentatio

4、n，andcommunicationsystem，etc．ThearchitectureofDi．gital—to-Analogconverterisdividedintotwoparts：Nyquist-RateD／AconvertersandOversamplingD

5、入converters．OversamplingD

6、Aconvertersaremainlyusedintheaudiofield．Forthehi-fipurpose，D／Aconvertersarerequiredhavingahigh

7、resolution．Butthemall’searsonlyareabletohearthevoicebelowseveralKHz，SOtherequireofbandwidthisnottoohigh．OversamplingD

8、Kconverterscanuseaveryhighoversamplingratiotoreducecomplexofanalogcircuitsdesign．Withthedevelopmentofthetechnologyinvideofieldandcommunicat

9、ionfield,therequireoftheresolutionandbandwidtharoincreased．SowemustdesignaDACwiththehi曲resolutionandhighspeed．Nyquist—RateD／Aconvenershaveadvantageonspeed，andwecanusesuchaslayouttechnique，calibrationtechniquetoachievehigllresolution．ThispaperintroducedtwoD／

10、Aconverters，oneis8bit，12MbpsCurrent—steeringDACwiththe1stSilicon0．25／tm2P4MStandardCMOSLogicProcess．Inthispart,keyofthedesignwaspresenteddetailed．Theotherisa14bit，100MbpsDAC．Itadoptedanewimproveddigitalcalibrationmethod．TheerrorsoftheDAC’Soutputaredigitally

11、measuredandstoredinthememory．Thecompensationalsoperformsinthedigitaldomain，SOtheadditiveerrorsintroducedbytheanalogcompensationmethodarcavoided．KeyWord：Di百tal-to-Analogconverter,CurrentSteering,hi曲spee