(硕士论文)16bit电流模DAC设计与研究.pdf

摘要数模转换器魑V匾5慕涌谄骷橇邮质澜缬肽D馐澜绲那帕海毡橛τ于图像信号处理、无线通信及数字信号处理等领域。随着集成电路工艺技术的进步,高速高精度成为目前闹髁鞣⒄狗较颉S捎诘缌髂具有转换速率高、结构规则、精度可控性强等特点,在众多领域都得到了广泛的应用。本文以电流模纳杓莆Q芯磕谌荩氐闾致哿讼低撤侄伪壤敕窍咝晕蟛睢版图面积及成本的关系。首先,在对比二进制与温度计码电流模髯蕴氐慵笆葑;规律的基础上,分析了二进制与温度计码划分、以及温度计码再分段的基本原理与实现方式。而后,分别建立了基于电流源随机误差与对称误差类型的系统分段模型,深入分析了各种分段方式对系统隝误差的影响。最后,在兼顾系统非线性误差与版图面积的共同约束下,给出了各有侧重的最优分段比例分析,为电流模峁┝酥匾5南低成在系统分段方式研究的基础上,本文采用二进制码部分为露燃坡氩糠址治H段,采用“钡姆侄谓峁梗瓿闪缌髂的电路设计。电路部分的设计ぞ呦峦瓿煞抡妗关键词:数模转换器电流模分段非线性误差建模计依据。基于工艺,在
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第一章绪论甀研究背景与意义随着电子技术的不断发展,电话、电视、电脑、网络、手机及无线通讯设备的普及给人们的生活带来了许多便捷。由于现代大多数电子产品需要对真实世界中的信号,如声音、画面等进行数字领域的信号处理,因而需要将自然世界中的模拟信号转换为系统能够识别的数字信号进行处理,而后再将处理后的信号经过逆变换为可供输出的模拟信号。在以上整个信息处理过程中,数据转换器虳必不可少,并将直接影响系统的整体性能。和魑A幽D馐澜绾褪质澜缰涞呐Υ殉晌V圃技扑慊⑹中藕糯怼⑼信等发展的关键因素。数字信号处理技术的飞速发展,在低功耗低成本的普遍约束条件下,要求数据转换器有更高的数据处理速度和更高的精度【。数据转换器经历了由电子管、晶体管到集成电路的发展过程,在其发展的每一个阶段都与当时最新的技术成果相关联。二十世纪四十年代后期,随着数字通信的研究和实践,出现了由电子管组装而成的与N迨甏笃冢骞芄ひ罩鸾シ⒄钩墒欤葑;黄髦械牡缱庸苤鸩接删骞代替,这大大减小了转换器的体积和重量。到六十年代中期,随着集成电路技术的迅猛发展,构成数据转换器的一些主要功能单元电路,如基准电压源、模拟开关、运算放大器等已经能够制成半导体集成电路。与此同时,薄膜和厚膜集成电路工艺也有了很大的发展。半导体集成电路具有集成度高、体积小等优点,但难以精确的制造电阻、电容及电感。薄膜集成电路工艺的优点在于无源器件的精度高、稳定性及可靠性高,但薄膜工艺制造的有源器件性能较差。厚膜工艺的优点是无源器件参数范围广、精度高、高频性能稳定,同时,制造高压及大功率电路比较容易。综合以上三种工艺的特点,出现了由以上三种工艺相结合的混合集成电路技术。其中有源器件用半导体集成电路工艺制造,而对精度要求较高的无源器件则由薄膜或厚膜工艺制造。混合集成电路的出现大大提高了数据转换器的性能,简化了电路结构。从七十年代开始,单片集成数据转换器研制成功,标志着此类产品工业化大批量生产和广泛应用的开始。从此、数据转换器得到了迅速的发展,其性能不断提高,成本不断降低,随着工艺的发展与进步,新的设计思想和新的结构不断涌现。高速高精度、低功耗及低成本是隓的主要发展方向。过去,虳主要应用于数据采集系统、工业过程控制、测量及分析等领域。近年来,随着数字技术在音频和视频领域的发展,虳在高清晰数字电视、⒏髦直阈讲シ牌骷笆只等无线数字通信设备中也得到了广泛的应用。同时,在军用产品方面,雷达、通信、电子对抗、声纳、卫星、导弹、测控系统等都离不开高性能的隓。因此,高速高精度虳的设计与研究对我国消费类电子产品的发展及国防工业建设具有十分重要的
谕庋芯肯肿本文的主要内容作为数字和模拟电路的接口,男阅芙苯佑跋斓秸鱿低持斩耸涑瞿D庑藕诺品质,因此信号处理和通信系统对男阅芴岢隽嗽嚼丛礁叩囊G蟆3て谝岳矗谕众多设计公司和研究机构都致力于高性能数据转换器的研究与设计,推动际跛平不断提高。目前,国际上研发数模转换器最著名的厂家主要有:轮菀瞧、D馄骷、筶家半导体蚆等。表是上述制造工艺方面,闹圃旃ひ丈婕癇、、、等几乎所有半导体技术,其中虰堑苯馜制造的常规工艺。基于ひ盏腄虽然具有很强的电流驱动能力和很高的速度,但功耗大,且集成度较低。基于工艺的谒俣取⒕蔡投阅芊矫婢哂杏攀疲圃旃ひ障对复杂,且价格昂贵。近年来,由于工艺制造的诿婊⒌脱沟凸暮透呒度方面的优势,逐渐成为圃斓闹髁鞴ひ铡相对于国外数据转换器的发展,虽然国内在此领域的起步较晚,但近年来也取得了一批成果。目前已经研制出産、.産、的贰O啾裙獾难芯现状和制造工艺上还有很大差距。因此,高速高精度难芯烤哂惺分重要的现实意义。本文的研究内容为电流模杓啤2嘀赜诟呔ǘ鹊缌髂系统