一种应用于高速电流型DAC的电流开关驱动器

就电流开关驱动器对高速电流型DAC动态性能的影响因素进行了分析,给出了设计应对措施,并设计了一种结构简单使用了同步锁存技术、低驱动信号摆幅技术和低信号交叉点技术的电流开关驱动器电路.基于SMIC 0.18μm CMOS工艺模型,采用Hspice仿真工具,对电流开关驱动器进行仿真分析,结果表明所设计驱动器电路功能正确.测试结果表明,应用该电流开关驱动器的一款嵌入式14位400MSPS DAC电路在输出80 MHz正弦信号时,达到76.47 dB的无杂散动态范围,所设计电流开关驱动器能保证高速电流型DAC的良好动态性能.     

一种带电流源校准的16bit高性能DAC

设计了一种带电流源校准电路的16 bit高速、高分辨率分段电流舵型数模转换器(DAC)。针对电流舵DAC中传统差分开关的缺点,提出了一种优化的四相开关结构。系统分析了输出电流、积分非线性和无杂散动态范围(SFDR)三个重要性能指标对电流舵DAC的电流源单元设计的影响,完成了电流源单元结构和MOS管尺寸的设计。增加了一种优化设计的电流源校准电路以提高DAC的动态性能。基于0.18μm CMOS工艺完成了该DAC的版图设计和工艺加工,其核心部分芯片面积为2.8 mm^2。测试结果表明,在500 MHz采样速率、100 MHz输入信号频率下,测得该DAC的SFDR和三阶互调失真分别约为76和78 dB,动态性能得到明显提升。     

基于电流舵的高精度低功耗13-bits DAC设计

本文设计了一种基于电流舵的13-bits数字模拟转换器(DAC)电路,采用段间组合方式实现了1~1.18V的模拟电压输出,调节步长约为0.133mV,总功耗为2.34mW。此外,电路通过合理设置开关控制信号的交叉点电压,有效减小开关信号毛刺的产生;并可以通过改变电路中R-2R结构中的单位电阻大小,完成输出电压范围的调节,具有一定的实用性。对所设计的DAC电路进行前仿验证,其静态性能和动态性能均较为理想,满足设计要求。     

一种13.22 fJ 12位 200 MS/s电流舵DAC

采用55 nm CMOS工艺,设计了一个12位电流舵DAC。根据Matlab建模结果,确定电流舵DAC采用“6+3+3”的分段结构,这种分段结构使得版图面积和微分非线性(DNL)均较小;共源共栅电流源有效提高了电流源的输出阻抗;开关结构中的MOS电容减小了信号馈通效应的影响;与电流源栅端相连的电容稳定了电流源的偏置电压。基于以上特点,在未采用静态和动态校准技术的情况下,电流舵DAC能得到较好的性能指标。后仿真结果表明,采样率为200 MS/s、输入信号频率为1.07 MHz时,在25 ℃、TT工艺角下,该DAC的无杂散动态范围(SFDR)为78.62 dB,DNL为0.5 LSB,积分非线性(INL)为0.8 LSB。该电流舵DAC的电源电压为1.2 V,功耗为18.43 mW,FOM为13.22 fJ。     

一种低功耗嵌入式14位400MHz数模转换器

设计了一个14位刷新频率达400MHz,用于高速频率合成器的低功耗嵌入式数模转换器。该数模转换器采用5+4+5分段式编码结构,其电流源控制开关输出驱动级采用归零编码以提高DAC动态特性。该数模转换器核采用0.18μm1P6M混合信号CMOS工艺实现,整个模块面积仅为1.1mm×0.87mm。测试结果表明,该DAC模块的微分非线性误差是-0.9～+0.5LSB,积分非线性误差是-1.4～+1.3LSB,在400MHz工作频率下,输出信号频率为80MHz时的无杂散动态范围为76.47dB,并且功耗仅为107.2mW。     

一种16位高精度分段式电阻型DAC设计

采用0.5 μm BCD工艺,设计了一种16位分段式电阻型高精度DAC。根据集成电路工艺中电阻的一般失配特性,确定电阻型DAC采用“4+12”的分段结构,分别为高位温度计码结构和低位二进制码结构。整个电路中的电阻类型均采用高阻型电阻,减小了DAC开关结构中的失配,极大降低了整体功耗。电路结构紧凑,整体面积小,仅有2.397 6 mm²。结合后仿真结果,对版图进行合理调整,使电路具有较低的微分非线性(DNL),之后采用校正结构,进一步降低DNL。电路测试结果表明,输入数字信号为10 kHz的正弦波时,DAC的无杂散动态范围(SFDR)为57.72 dB,DNL为0.5 LSB,积分非线性(INL)为1 LSB,功耗为1.5 mW。     

一种16位1 GS/s电流舵型DAC的设计

设计了一种基于UMC 0.18μm CMOS工艺的16位1GS/s的电流舵型D/A转换器。该DAC采用7+4+5分段结构,1.8V/3V双电源供电,满摆幅输出电流为20mA。采用四开关结构、限幅开关驱动电路、两个cascode管的单位电流源以及两层结构的逻辑译码器,实现了优异的性能。在1GHz采样率、101.07MHz输入信号下,无杂散动态范围(SFDR)达到78.06dB。     

一种新型电压电流混合加权12位DAC

设计并实现了一种双路12位电压输出型数模转换器(DAC)。采用“10+2”分段式结构,高10位采用开关树电阻串DAC架构,保证了DAC良好的单调性。低2位采用电流舵DAC架构,从整体上减小了DAC的面积。12位DAC未经修调即可实现12位转换精度。该DAC采用0.35 μm标准CMOS工艺实现,芯片尺寸为2.59 mm×2.09 mm。测试结果表明,在电源电压为5 V时,DAC的功耗为19.5 mW,DNL为-0.2 LSB,INL为-2.2 LSB,输出建立时间为2.5 μs。在采样频率为480 kS/s、输出频率为1 kHz的条件下,DAC的SFDR为65 dB。     

一种K~D波段宽带射频MEMS开关设计

针对卫星通信、电子对抗及微波测试系统对开关提出的宽带宽、低插损、低功耗的应用需求,设计了一种K~D波段宽带射频MEMS开关。通过优化衬底材料和十字型上电极结构提高开关的带宽,降低开关的损耗。利用HFSS电磁波仿真软件对开关的几何参数进行优化计算。结果表明,所设计的射频MEMS开关可工作在18~188 GHz的频带内,且插入损耗小于1.47 dB,隔离度大于20.12 dB,其整体体积约为0.75 mm³。此开关可与移相器、延时器、谐振器等结构集成,实现宽带且低损耗的射频可重构MEMS器件及系统,可用于新一代通信及微波测试等领域。     

一种用于心电信号采集的LCADC

设计了一种适用于心电信号处理的连续时间LCADC电路。电路去掉了传统电压模式的DAC模块,采用了N-bit电流舵DAC,解决了传统电压模式DAC存在的电容漏电问题。该电路包括一个电压至电流转换器、 7-bit电流舵DAC、电平交叉检测模块以及偏移标准补偿模块。 电路采用SMIC 0.18 μm CMOS工艺设计,电源电压为1 V。仿真结果表明,整体电路功耗为8.1 μW @500 Hz。通过MATLAB对数据进行处理,SNDR为53.8 dB @500 Hz,ENOB达到了8.64 bit,输入信号范围内SNDR范围为52.8~63.6 dB,电路功耗范围为7.3~8.5 μW。该电路适用于低频心电信号的采集。