CD播放机中使用的DAC（7）——高性能1比特的PDM和PEM

最早的1比特DAC采用脉冲密度调制（PDM）方式,但在MASH方式出现之后,脉冲宽度调制（PWM）方式很快就成了1比特DAC的主流．为了与PWM1比特DAC抗衡,飞利浦、先锋、雅马哈等先后开发出了高性能的PDM1比特DAC,JVC开发出了构想新颖的脉冲沿调制（PEM）1比特DAC。     

一种基于PWM的电压输出DAC电路设计

对实际应用中的脉宽调制(PWM)波形的频谱进行了理论分析．指出通过一个低通滤波器可以把PWM调制的数模转换信号解调出来．实现从PWM到DAC的转换。论文还对转换误差产生的因素进行了分析，指出了减少误差的方法，论文给出了两种从PWM到0～5V电压输出的电路实现方法，第2种电路具有很高的转换精度。     

数字射频存储器用DAC静态参数的表征与测试

分析并讨论了应用于相位体制数字射频存储器的DAC静态参数的表征方法.提出用时间非线性(TDNL和TINL)、幅度非线性(ADNL和AINL)以及相位非线性(PNL)来全面描述相位体制DAC的静态性能.仿真结果证明上述静态参数对DAC的频域性能有着显著影响,用它们表征相位体制DAC的静态性能是必要且可行的.采用上述方法对利用标准75mm GaAs MESFET全离子注入工艺流片得到的3bit相位体制DAC进行了低频静态测试,其静态参数优异,性能良好.     

一种DC-DC开关电源片上软启动电路

提出了一种基于DAC(digital-to-analog converter)控制的数字软启动电路,利用DAC控制和软启动电压检测技术,有效抑制了DC-DC开关电源启动过程中产生的浪涌电流和输出电压过冲,实现了输出电压从零到调整值的平坦上升.在启动完成后启动电路的偏置电流被彻底关断,实现了低功耗没计.该软启动电路采用CMOS器件设计,无需任何外围元件,便于被DC-DC开关电源集成.该电路已成功集成到一款Buck型PWM(pulse width modulation)控制器当中,测试结果表明:在整个负载范围内,DC-DC在启动过程中电感电流平稳变化,输出电压平滑上升、无过冲,启动时间控制在1.2ms.     

一种DC-DC开关电源片上软启动电路

提出了一种基于DAC(digital-to-analog converter)控制的数字软启动电路,利用DAC控制和软启动电压检测技术,有效抑制了DC-DC开关电源启动过程中产生的浪涌电流和输出电压过冲,实现了输出电压从零到调整值的平坦上升.在启动完成后启动电路的偏置电流被彻底关断,实现了低功耗没计.该软启动电路采用CMOS器件设计,无需任何外围元件,便于被DC-DC开关电源集成.该电路已成功集成到一款Buck型PWM(pulse width modulation)控制器当中,测试结果表明:在整个负载范围内,DC-DC在启动过程中电感电流平稳变化,输出电压平滑上升、无过冲,启动时间控制在1.2ms.     

采用新型动态器件匹配算法的高速数模转换器

采用5+7的分段方式,设计了一种12位1 GHz电流舵数模转换器(DAC),分析了电流源版图误差对DAC性能的影响。为了抵消DAC版图的梯度失配误差,提出一种新型随机增减动态元件匹配(DEM)算法,并将其加入到高5位温度计码中,以优化DAC的动态性能。基于TSMC 0.18 μm CMOS工艺,完成了整个DAC的电路设计,并与常规DEM算法进行仿真比较,结果显示,在输入数据频率分别为10 MHz和120 MHz时,该DAC的无杂散动态范围(SFDR)分别提升7.2 dB和3.8 dB。     

采用新型动态器件匹配算法的高速数模转换器

采用5+7的分段方式,设计了一种12位1GHz电流舵数模转换器(DAC),分析了电流源版图误差对DAC性能的影响。为了抵消DAC版图的梯度失配误差,提出一种新型随机增减动态元件匹配(DEM)算法,并将其加入到高5位温度计码中,以优化DAC的动态性能。基于TSMC0.18μm CMOS工艺,完成了整个DAC的电路设计,并与常规DEM算法进行仿真比较,结果显示,在输入数据频率分别为10MHz和120MHz时,该DAC的无杂散动态范围(SFDR)分别提升7.2dB和3.8dB。     

无所不在的数字与模拟信号! R2R与电阻串行数字模拟转换器之间的差异究竟为何?

我们在工学院上受过扎实的课程,学习模拟数字转换器(ADC),运算放大器(Op Amp).数字模拟转换器(DAC)等电子架构,或许对这些电路的基本功能已有认识,不过我们大多熟悉ADC的运作方式,对相反架构的DAC及其真正功能,就不是那么了解了.直到现在,对多数人而言,DAC就是个黑盒子,输入数字数据后,即输出代表该数据的模拟信号,只有少数人了解架构中的差异,以及电阻串行与R2R电阻阶梯彼此的优劣情形.如果设计者能了解其中的差异,以及一般用DAC的运作方式,就能为应用装置选择最合适的DAC.     

一种基于准浮栅技术的12位D/A转换器

提出了基于准浮栅技术的1.2V全差分运算放大器.由该准浮栅全差分运算放大器实现了一个12位并行结构的电容定标数模转换器(DAC).所设计的DAC通过按比例缩放方法由两个6位并行DAC组合构成,在提高其分辨率的同时减少了DAC所需的芯片面积,解决了匹配精度随分辨率的增加而下降的问题.最后给出了该DAC的模拟仿真结果.     

补偿D/A译码器中梯度误差的新算法

对数模转换器(DAC)中温度译码转换矩阵的开关选取顺序进行了研究.在SG(sort and group)算法基础上,提出了一种新的补偿DAC转化矩阵中梯度误差(gradient error)的开关选取算法.新的开关选取算法不仅使DAC中由梯度误差造成的INL (integral non- linearity)噪声幅值得到最优的衰减,而且在小幅值信号转化时大幅度减小了非线性噪声的能量,提高了小信号输入时输出信号的信噪比(SNR,signal- to- noise ratio)     

补偿D/A译码器中梯度误差的新算法

对数模转换器(DAC)中温度译码转换矩阵的开关选取顺序进行了研究.在SG(sort and group)算法基础上,提出了一种新的补偿DAC转化矩阵中梯度误差(gradient error)的开关选取算法.新的开关选取算法不仅使DAC中由梯度误差造成的INL(integral non-linearity)噪声幅值得到最优的衰减,而且在小幅值信号转化时大幅度减小了非线性噪声的能量,提高了小信号输入时输出信号的信噪比(SNR,signal-to-noise ratio).     

单电子数据转换电路

提出了两种新型的由单电子晶体管、MOS管和电容组成的数模转换(ADC)和模数转换(DAC)电路.这种混合ADC和DAC电路可在室温条件下工作且负载能力大,功耗低.对这种混合单电子晶体管和MOS管的ADC和DAC电路进行了仿真,仿真结果表明两种电路能够在室温条件下正常工作.采样频率达到100MHz以上,功耗约为0.1μW.     

单电子数据转换电路

提出了两种新型的由单电子晶体管、MOS管和电容组成的数模转换(ADC)和模数转换(DAC)电路.这种混合ADC和DAC电路可在室温条件下工作且负载能力大,功耗低.对这种混合单电子晶体管和MOS管的ADC和DAC电路进行了仿真,仿真结果表明两种电路能够在室温条件下正常工作.采样频率达到100MHz以上,功耗约为0.1μW.     

一种10位电容电阻混合型双极性D/A转换器

在加速度计中,需要数模转换器(DAC)提供一个稳定的偏压来消除重力加速度,要求DAC具有高精度、单调性和小面积等特性。为了解决传统电阻型DAC存在的大面积和传统电容DAC中存在的非单调性等问题,提出了一种电容电阻混合型DAC结构,并设计了一个10位的DAC,用于提供稳定偏压。提出一种新的电容共质心的版图布局,提高了DAC的精度。该DAC在0.5μm CMOS工艺上得以验证实现,微分非线性误差(DNL)最大为0.50LSB,积分非线性误差(INL)最大为0.82LSB,在5V和-5V的双电源供电条件下,芯片功耗为16mW,完全满足了工程需求。     

单电子数据转换电路

提出了两种新型的由单电子晶体管、MOS管和电容组成的数模转换(ADC)和模数转换(DAC)电路. 这种混合ADC和DAC电路可在室温条件下工作且负载能力大，功耗低. 对这种混合单电子晶体管和MOS管的ADC和DAC电路进行了仿真，仿真结果表明两种电路能够在室温条件下正常工作. 采样频率达到100MHz以上，功耗约为0.1μW.     

雷达伺服系统中DAC位数和数字PWM位数的选择

雷达伺服系统是全闭环伺服系统。文中分析了D／A变换器（DAC）的工作特性以及在全闭环伺服系统中的应用特点。由于DAC和齿轮减速比都影响着伺服系统的开环增益，当系统开环增益一定时，DAC位数的实际作用和减速比的选择相互限制，在设计雷达伺服系统中需注意。文中同时指出，数字式PWM的实质也是一种DAC，它的位数选择同样遵循DAC的选择原则。     

基于PWM的LED显示屏像素亮度控制方法

提出了通过综合控制发光二极管(LED)驱动芯片输出信号和全局使能信号的脉冲宽度调制(PWM)波形来控制显示屏像素亮度的方法.在基于二进制位权重PWM的基础上,分别研究了直接输出和全局使能控制LED屏像素亮度时,灰度级数与刷新频率和发光效率的关系.研究结果表明,随着灰度级数的增加,采用全局使能PWM方法控制的LED显示屏刷新频率要远远高于直接输出PWM,但全局使能PWM会带来发光效率降低的问题.采用直接输出和全局使能综合PWM的方法,并根据实际情况合理选择二者比例,可很好的兼顾显示屏刷新频率、灰度等级和发光效率,最大限度提高显示质量,增强显示效果.     

一种4bit相位量化DAC电路分析

针对数字射频存储器(DRFM)量化方式的差异、优势和不同的应用范围,介绍相位量化数模转换器(DAC)的系统架构,提出相位量化DAC主要电路模块的一种实现方案,论述了该方案的优缺点,并基于90 nm CMOS工艺模型进行仿真,仿真结果表明该芯片可在2 GHz时钟速率下完成转换和量化,瞬时带宽可达250 MHz。     

基于16位SAR模数转换器的误差校准方法

为了实现较高精度(16位及更高)的逐次逼近(SAR)ADC,提出了一种误差自动校准技术。考虑到芯片面积、功耗和精度的折中,采用了电荷再分配分段电容DAC结构,并采用准差分输入方式提高ADC的信噪比。为了消除电容失配引入的误差,提出了一种误差自动校准算法,利用误差校准DAC阵列对电容失配误差进行量化并存储在RAM中,在AD转换过程中实现误差消除。     

ADPCM语音解码合成输出系统的设计

文章介绍了自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)技术的编解码和脉冲宽度调制(PWM)技术的基本原理,研究在现场可编程门阵列(FPGA)上通过有限状态机方式实现ADPCM语音解码算法,利用PWM技术将解码后的数字语音信号转化为PWM波,以此直接驱动喇叭发出声音,输出的合成语音质量良好.