嵌入式12位300MHz數(shù)模轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)技術(shù)研究.pdf

1、獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含本人為獲得江南大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在ee文q作了明確的說明并表示謝意。簽名：3j函曼El期：劃u1碑關(guān)于論文使用授權(quán)的說明本學(xué)位論文作者完全了解江南大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定：江南

2、大學(xué)有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱，可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文，并且本人電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。保密的學(xué)位論文在解密后也遵守此規(guī)定。姓名：盟函墾導(dǎo)師簽名：摘要摘要數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DigitaltoAnalogConverter，DAC)是把計(jì)算機(jī)數(shù)字世界中的二進(jìn)制數(shù)字碼轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)環(huán)境中連續(xù)的模擬信號(hào)的一種

3、電路，適用于現(xiàn)代通訊系統(tǒng)、便攜式消費(fèi)電子、汽車電子等諸多領(lǐng)域，是不可缺少的一個(gè)重要模塊。隨著無線通訊市場和混合信號(hào)產(chǎn)品的快速發(fā)展，數(shù)模之間的連接部分成了系統(tǒng)集成的瓶頸，這就要求數(shù)模轉(zhuǎn)換器具有高速高精度、低壓低功耗等特點(diǎn)。因此，本文設(shè)計(jì)了一種基于嵌入式應(yīng)用的12位電源電壓33V、采樣頻率300MHz的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。本文首先介紹了數(shù)模轉(zhuǎn)換的研究現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)態(tài)，介紹了數(shù)模轉(zhuǎn)換器的基本結(jié)構(gòu)和基本原理，分析了幾種常見的數(shù)模轉(zhuǎn)換器的優(yōu)缺點(diǎn)，同時(shí)具體分

4、析了DAC的靜態(tài)性能指標(biāo)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。然后使用Matlab模擬仿真了二進(jìn)制編碼電流源和溫度計(jì)碼電流源的積分非線性和微分非線性，在綜合考慮了芯片面積和電路性能等因素后，本文設(shè)計(jì)了“4“4”分段式12位電流舵結(jié)構(gòu)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其最高4位和中間4位采用溫度計(jì)編碼，最低4位采用二進(jìn)制碼。同時(shí)文章在分析了限制DAC性能主要因素的基礎(chǔ)上，采用Matlab軟件對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了行為級(jí)建模并仿真驗(yàn)證，數(shù)模轉(zhuǎn)換器主要由溫度計(jì)編碼器、電流源開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路、帶隙

5、基準(zhǔn)源、單位電流源陣列電路組成。在電路設(shè)計(jì)中，通過使用溫度計(jì)編碼控制單位電流源陣列，可以減小輸出毛刺；單位電流源采用共源共柵結(jié)構(gòu)，增加了電流源的輸出阻抗，提高了電流源的精度，同時(shí)加入了冗余管來抑制時(shí)鐘饋通和電荷注入效應(yīng)；設(shè)計(jì)了一種用來控制電流源開關(guān)信號(hào)的電路，它的主要作用是使開關(guān)控制信號(hào)的交叉點(diǎn)降低，從而控制輸出的模擬信號(hào)出現(xiàn)明顯毛刺的幾率，提高了數(shù)模轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)性能；高精度帶隙基準(zhǔn)采用線性化補(bǔ)償技術(shù)和級(jí)聯(lián)PNP管結(jié)構(gòu)，同時(shí)增加了一個(gè)可

6、編程模塊，使得基準(zhǔn)源的輸出基準(zhǔn)電流大小靈活可調(diào)。最后對(duì)電路進(jìn)行整體仿真并完成了版圖及測試。設(shè)計(jì)采用SMIC035urn、33V、雙層多晶、四層金屬的CMOS工藝完成流片，對(duì)其進(jìn)行測試得到芯片有效面積為13“12刪蕾，芯片整體靜態(tài)功耗為136mW，在300MHz的采樣頻率時(shí)，對(duì)于30MHz的正弦信號(hào)，微分非線性(DNL)達(dá)到03LSB，積分非線性(INL)為02LSB，無雜散動(dòng)態(tài)范圍(SFDR)為6422dB，達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)指標(biāo)。關(guān)鍵詞：數(shù)