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模拟技术相关技术文章基于Mixed-Signal CMOS工艺技术实现16位D/A转换器的设计
随着微电子技术的快速发展，数模转换器（DAC）作为连接数字世界和模拟信号之间的桥梁正发挥着越来越重要的作用，而且现代计算机、无线通讯等信息产业的不断进步，对DAC的速度、精度等性能指标也不断提出更高的要求。
为满足现代航天高科技产业对高速高精度DAC芯片的需求，本文基于Mixed-Signal（混合信号）CMOS工艺技术，设计了一个采用分段式电流舵结构的16位400MSPS的D/A转换器，论文第二节在理论分析和电路设计基础上确定了该DAC的系统结构及工作原理，第三节给出了电路中采用的自校准技术及其设计实现，流片后电路的实测结果在第四节予以说明，最后给出论文研究工作的简要总结。
16位400M DAC的系统构架
在目前常用的DAC结构中普遍采用的是电流输出型DAC，这是因为电流输出有着速度快、电源利用率高、应用广泛、输出范围宽等特点，使得该结构的DAC适合于高速高精度的设计要求。
要实现高速高分辨率的DAC，通常采用分段电流舵的结构，即温度计码和二进制码相结合的控制结构。温度计码具有优良的单调性但其复杂度、面积和功耗会随着位数的增加而急剧增大，二进制码具有结构简单的特点但会影响DAC单调性和动态性能，所以需要在面积、功耗、复杂度和性能之间进行折衷。本论文所采用的分段电流舵DAC电路结构也是基于面积和电流源开关布线复杂性与电路性能之间的考虑，我们首先利用MATLAB仿真工具仔细研究了温度计码和二进制码对整个电路系统性能的影响，并确定了整个DAC转换器的分段比例，即在本论文所设计的DAC电路中采用了“7+4+5”的分段结构，其中高7位和中间4位分别采用单位电流源结构，而低5位则采用二进制加权电流源结构。
图1 16位400M DAC的功能结构框图