CD播放机中使用的DAC（4）符号数值型DAC

电流相加型DAC在其早期的产品中存在有过零失真大的缺点．但是在1990年随着正符号数值式的电流相加型DAC的出现．过零失真的问题就完全不存在了。本文将对符号数值式电流相加型DAC（简称为符号数值型DAC）进行较为详细地介绍。     

CD播放机中使用的DAC（1） 电流相加型DAC

在数字音频设备中所使用的D／A变换器主要有电流相加型、积分型和多比特△∑型三种。目前以多比特△∑型为主流。本文为了让读者对音频D／A变换器有一个全面的了解,将分别对这三种D／A变换器进行较为详细地介绍。这一回将介绍电流相加型D／A变换器。     

100MHz 10bit CMOS电流型DAC设计

本文介绍一种可用于HDTV的100MHz 10bit CMOS电流型DAC设计方法。通过合理划分等权重电流和二进制权重电流，并在电路设计及版图设计中充分考虑工艺偏差、开关噪声以及温度电压等的影响，在CMOS工艺上实现高速高精度的电流型输出数模转换器(Current Steering DAC)。     

基于高精度电流源的10 bit电流舵DAC

文中设计了一款10 bit 250 MS/s的电流舵数模转换器(DAC),通过在DAC中引入阻抗增强型共源共栅电流源结构来提升DAC静态性能。整体电路采用了分段式电流舵结构,高6位为温度计码,低4位为二进制码。基于SMIC 28 nm CMOS工艺,对所设计的DAC进行了仿真验证,结果表明,在0.9 V电源电压下,DAC的积分非线性误差和微分非线性误差的最大绝对值分别为0.06 LSB和0.01 LSB;在输入频率为1.087 5 MHz,采样速率38.4 MS/s时,DAC的无杂散动态范围为65.3 dB;与传统相同性能的电流舵DAC相比,电流源单元的面积减少了约75%。     

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。     

一种用在DDS中的高速DAC

文章介绍了一种用在DDS中的高速DAC,采用CMOS电流阵列结构。它的转换频率最高可达300MHz,精度达12位,输出为电流型。文章介绍的高速DAC能够被广泛应用于通讯、雷达、导航、遥控遥测、电子对抗以及现代化的仪器仪表等各种领域。     

浅谈高速电流舵DAC

介绍了高速电流舵DAC的结构及其在高速、高精度DAC电路设计方面的应用。     

高速GaAs ADC与GaAs DAC研制现状

本文叙述了高速GaAs ADC与GaAs DAC的研制现状，着重介绍了在芯片上有T／H电路的闪光型ADC和在芯片上有电流源的DAC，以及它们的性能。     

一种用于前台校准的8位高线性度DAC

设计了一种用于12位折叠插值ADC前台校准的高线性度DAC。该DAC包括电流源、开关电路、译码电路和电流-电压转换器。电流-电压转换器采用带共模反馈和增益提高技术的运放,具有高的共模抑制比和高的输出线性度。电流源的版图设计中考虑了电流源匹配特性,提出了“V”型布局方案,有效抑制其梯度误差和对称误差,提高了DAC转换线性度。在TSMC 0.18 μm CMOS工艺下对DAC进行仿真。结果表明,当输入信号频率为4.101 5 MHz、采样频率为25 MHz时,DAC的有效位数达到7.97位。     

高速GaAs ADC与GaAs DAC研制现状

本文叙述了高速GaAs ADC与GaAs DAC的研制现状。着重介绍了在芯片上有T/H电路的闪光型ADC和在芯片上有电流源的DAC,以及它们的性能。     

一种用于高精度电流型DAC的输出级设计

提出了一种应用于电流型数模转换器(DAC)的输出电路。在对输出级的功能和稳定性作了分析计算后，设计了一种高增益、低失真的运放(OP)电路。运放模拟的直流增益为108dB，环路带宽为30MHz，环路相位裕量为60度，在输出为1rms时，THD N可达到104．8dB。和传统的开关电容(SC)输出级相比，该电路具有面积小、噪声低等优点，可应用于高精度的电流型DAC。     

一个具有平滑转换特性的电流型DAC单元电路

数模转换器（digital-analogue converter, DAC）在当前电子系统中发挥着重要作用,电流型DAC因其优良的特性而得到广泛应用。单元电路在开关瞬间的非理想转换特性对电流型DAC的性能有直接影响。文中对导致电流型DAC单元电路非理想转换特性的各类寄生效应进行了分析,并提出了一种结构简单的单元电路以改善非理想的输出特性。仿真结果显示其能有效抑制各类寄生效应,实现了输出的平滑转换。通过在一个抖频电路中的应用,该单元电路的可行性得以验证。     

一种基于分段电阻的低功耗电流舵DAC

基于 SMIC 180 nm 标准 CMOS 工艺,设计了一款面积仅为320 μm×150 μm的10 bit分段式电流舵数模转换器(DAC)。该设计采用“5+5”式分段,通过电阻实现高位子DAC的量化阶梯,从而减小高位子DAC所需电流。与原始的电阻量化结构相比,改变电流流向,节约了一半的电流源数量。同时通过校准电阻的方式,有效校准了结构中存在的特殊非理想特性。仿真验证结果表明,本分段电流舵DAC微分非线性(DNL)和积分非线性(INL)最大值分别为0.09 LSB和0.34 LSB,无散杂动态范围为64.52 dB,功耗为8.58 mW。与传统结构相比,该结构面积减小约80%,有效减小分段式电流舵DAC的功耗以及面积。     

一种16位电流舵DAC的高精度前台校准方法

基于28 nm CMOS工艺,采用一种高精度的前台校准技术设计了一款16 bit电流舵数模转换器（Digitalto-analog converter,DAC）电路。该前台校准算法对16 bit数据对应的所有电流源进行校准,并且使用的电流源只有两种大小,降低校准难度的同时也提升了校准的精度。该校准电路引入了两种校准补充电流,分别用于温度和输出电流变化引起电流源失配的补偿,进一步减小了DAC电流源的失配,有效提高了DAC的整体性能。采用校准后,在-40～85℃温度范围内,微分非线性≤0.8 LSB,积分非线性≤2.0 LSB,200 MHz输出信号下无杂散动态范围≥75.3 dB。该校准方法提高了DAC的温度稳定性。     

一种带斐波那契译码的高精度电流舵DAC

在设计的电流舵DAC中应用了一种新的译码结构,即斐波那契数列译码结构。通常电流舵DAC设计基于面积和精度的折衷考虑,会采用高位温度计译码,低位二进制译码的分段结构,在此设计的电流舵DAC为进一步提高精度,高位6位仍采用温度计译码,低6位用斐波那契数列译码代替二进制译码。仿真测得DAC转换器的积分非线性误差（INL）为0.5 LSB,微分非线性误差（DNL）为0.28 LSB。在10 MHz采样率下,无杂散动态范围（SFDR）达85 dB。     

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。     

基于InP DHBT工艺的6 bit DAC设计与实现

基于InP双异质结双极晶体管(DHBT)工艺设计并实现了一款6 bit高速数模转换器(DAC)芯片,该InP工艺DHBT器件的电流增益截止频率大于200 GHz,最高振荡频率大于285 GHz.DAC芯片采用R-2R梯形电阻电流舵结构,输入级采用缓冲预放大器结构,实现输入缓冲及足够高的增益;D触发器单元采用采样/保持两级锁存拓扑结构实现接收数据的时钟同步;采用开关电流源单元及R-2R电阻单元,减小芯片体积,实现高速采样.该DAC最终尺寸为4.5 mmX3.5 mm,功耗为3.5W.实测结果表明,该DAC可以很好地实现10 GHz采样时钟下的斜坡输出,微分非线性为+0.4/-0.24 LSB,积分非线性为+0.61/-0.64 LSB.     

一种应用于14 bit 200 MS/s电流舵型DAC的数字校准技术

电流舵型数模转换器(DAC)广泛应用于通信系统。采用电流分叉结构的电流舵型DAC可以极大地减小电流源阵列的面积。提出一种可以应用于采用电流分叉结构的电流舵型DAC的数字校准技术。提出的后台校准技术可以同时消除高位电流源阵列和低位电流源阵列的失配误差。基于0.18μm CMOS工艺,设计并流片了一款14bit 200MS/s电流舵型DAC,经过数字校准后,无杂散动态范围(SFDR)能够提高至少24dB。在时钟频率为200MS/s,输出信号为2MHz时,SFDR能够达到80dB以上。芯片面积为1.26mm2,功耗为125mW。     

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.