电流舵DAC设计经验总结
电流舵DAC设计经验总结
电流舵DAC设计经验总结1、在进行设计之前必须现查阅大量的相关论文资料，对DAC的各种结构原理有一个总体上的认识2、根据项目给出的设计指标，定出能够满足本次设计指标的相应的电路结构类型，并针对这一类型进行详细理解几篇对应的论文，通过对比选出较好的电路。
本次设计由于速度高的要求，选择了分段电流舵结构的DAC。
最终选用的是6－4分段，六位二进制，四位温度译码结构的DAC3、对应分段结构的电流舵DAC主要包括以下几个模块：模拟电路部分：带隙基准电压源、电压－电流转换模块、电流源偏置、电流源阵列数字电路部分：输入寄存器，编码电路，同步开关驱动电路，开关阵列4、由于模拟部分电路性能对整个DAC的性能的影响最大，尤其是带隙基准部分，其对工艺角的偏差会相对比较大，设计电路时要精心选择电路结构，测试个个工艺角的性能，做好版图的匹配（尤其是电阻的匹配），以达到较好的性能；电压－电流转换电路主要要考虑的是环路的稳定性，而且基准电流的大小不能过小否则会使得噪声电流的大小与之可比，这样就会大大影响基准源的准确度；电流源偏置电路不能用电压进行偏置，而是要用电流进行偏置。
因为为使得镜像电流更准确，必须使得镜像的两个MOS管靠的很近，这样就会使得偏置主电路与电流源阵列距离比较远，而远距离的信号传输电流比电压更稳定；对于电流源阵列一般选用共源共栅的结构，同时必须保证在正常工作时管子都处于饱和状态，这样电流源输出阻抗的频率特性会比较好，对DAC的静态、动态性能都有较大的提高。
电流源阵列版图的匹配性能的好坏直接会影响整个DAC的性能，因此对应其的匹配工作应该认真研究，做到偏差一致。
本次所用的是二维二阶中心对称的分布的方式，同时每个电流源管分成四个并联的管子分布在不同的小阵列中，这样整个电流源阵列就变成了由四个二维二阶中心对称的阵列构成的一个大的中心对称图形，这样做能够使得每个小模块之内管子的偏差相对较小，从而整个阵列的偏差也就变小了。
12-bit_1GS-s电流舵DAC的设计
12-bit_1GS-s电流舵DAC的设计随着现代通信系统的快速发展，对高速、高分辨率数字模拟转换器（DAC）的需求也越来越大。
在这个背景下，本文将介绍一种12位分辨率、1GS/s采样率的电流舵型数字模拟转换器的设计。
首先，我们需要了解什么是电流舵型数字模拟转换器。
电流舵型DAC是一种常见的数字模拟转换器，它根据输入的数字代码，通过调节输出电流的大小来实现模拟信号的重建。
它由数字部分和模拟部分组成，其中数字部分负责将输入的数字代码转换为相应的电流值，而模拟部分则根据这些电流值生成模拟输出信号。
为了实现高分辨率和高采样率，本设计采用了12位分辨率和1GS/s的采样率。
首先，我们需要一个高速的时钟信号来驱动DAC的数字部分。
为了实现1GS/s的采样率，我们选择了一种高速时钟源，并通过合理的布线和电源设计来降低时钟信号的抖动和噪声。
接下来是数字部分的设计。
我们选择了一种12位分辨率的数字-模拟转换器芯片，并进行了合适的配置和校准，以确保高精度的输出。
在数字部分中，我们还加入了一些增强技术，如数据插值和误差校正，以提高系统的性能和稳定性。
最后是模拟部分的设计。
模拟部分主要由电流源和电流转换电路组成。
电流源负责产生不同大小的电流，而电流转换电路则将这些电流转换为相应的模拟输出信号。
在模拟部分的设计中，我们采用了一些高性能的电流源和电流转换器，并通过合理的布局和补偿技术来提高系统的线性度和动态范围。
通过以上设计，我们成功地实现了一种12位分辨率、1GS/s 采样率的电流舵型DAC。
该设计不仅满足了现代通信系统对高速、高分辨率DAC的需求，而且具有较高的性能和稳定性。
在未来的研究中，我们将进一步优化设计，以满足不断增长的通信系统需求。
基于电流舵的高精度低功耗13-bits DAC设计
76电子技术Electronic Technology电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering数模转换器（Digital-to-Analog Converter ，简称DAC ），顾名思义，是集成电路领域中连接数字电路和模拟电路的桥梁，亦是数字电路系统与外部模拟信号世界间交换信息的主要渠道。
利用DAC ，可以将离散的数字信号转化为连续的模拟信号，其在现代5G 通信、高速雷达探测、医疗通信系统及物联网等信号处理过程中扮演着不可或缺的角色，重要性不言而喻。
目前，随着集成电路技术的飞速发展，各电子技术应用领域对DAC 的指标性能也提出了更加苛刻的要求，研究和设计低功耗、宽范围、高精度、高速率的数模转换器具有十分重要的实践意义。
传统的DAC 结构有权电阻结构、R-2R 结构、电荷分布结构等；一般地，电压型DAC 多用于低速转换器内，且电阻结构中电阻的数量会随着转换位数的增加而带来版图面积的消耗。
因此，在高速、高精度的应用需求下，设计一款性能优越的电流舵型DAC 将对通信领域起到推动型的作用。
1 电流舵DAC整体架构高分辨率的DAC 通常采用多变量、多段位、多模式的组合结构。
本文所设计的13-bits 电流舵DAC 采用改良后的电流模分段式控制方法，选择四个子模块互联构成，子模块间的电流满足权重关系，段内各支路电流源大小相等。
分配四段位的段内位数分别为5bit ，1bit ，3bit ，4bit ，最低位单位电流源在输出电阻上产生的调节电压为0.15mV ，满量程电压调节范围为0~1.2V 。
电路整体架构包含基准-偏置电路、电流源阵列、开关驱动电路、温度计译码电路等。
13-bits DAC 电路结构简图如图1所示。
2 电路设计2.1 低段位5-bits DAC本次DAC 设计中单位电流支路采用压控电流源方案，产生的两路偏置电压分别加在MOS 管栅极产生相应的设计电流。
一种用于高精度电流型DAC的输出级设计
一种用于高精度电流型DAC的输出级设计摘要：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。
关键词：输出级；运放电路；数模转换器；电流型DAC引言近年来，电子通讯市场的发展极其迅速，这给系统中重要的模块—数模转换器（DAC）带来了发展机遇，同时也对DAC设计者提出了同时兼顾高精度和高速度的挑战。
电流型DAC是基于一系列相互匹配的电流镜，由输入数据控制电流开关对，将电流导向输出端或者互补输出端，因此它具有可以直接驱动负载、速度快、功耗低、面积小等优点，被认为是一个解决高速度要求的较佳方案。
为了提高转换精度，通常可以采用过采样（Oversampling）和sigma-delta（ΣΔ）调制技术。
在电流型DAC设计中，输出级设计很重要，它的优劣将直接影响到系统性能指标。
如图1所示，典型的ΣΔ电流型DAC中包含了一个数字插值滤波器、一个ΣΔ调制器、一个内嵌的电流型DAC以及输出级电路。
常用的输出电路由开关电容（SC）滤波器实现，但从电路设计成本的角度，它有很明显的缺点。
这是因为SC滤波器的噪声主要由热噪声(kT)/C决定，所以要提高信噪比就意味着需要更大的片内电容，这不仅大大增加了设计成本，而且在某些应用场合，根本无法实现。
而采用连续输出级的ΣΔDAC，就可以避免SC电路热噪声的影响。
本文在对电流型DAC输出级稳定性详细分析的基础上，设计了一种低失真的运放电路，由于避免了采用大容量电容，芯片实现面积减小，同时又提高了系统信噪比，可广泛应用于电流型DAC输出电路中。
输出级原理及稳定性分析由图1可知，为了将电流型DAC的输出电流转换成电压信号输出，输出级要能实现电流到电压的转换（IVC）。
一种12位500MS／s分段型电流舵DAC的设计
源 电压 、 １ ． ８ Ｖ数 字 电源 电 压 的 ｌ ２位 ５ ０ ０ ＭＳ ／ ｓ的 Ｄ／ Ａ转 换 器 。仿 真 结果 显 示 ， 在 采样 率 为 ５ ０ ０ ＭＳ ／ ｓ 、
输入信号分别为 ７ ０ ＭＨ ｚ和 ２ ４ ０ ＭＨｚ时 ， Ｄ／ Ａ 转化 器的 Ｓ Ｆ Ｄ Ｒ 分 别为 ８ ９ ． ９ ｄ Ｂ ｃ和 ７ ７ ． ６ ｄ Ｂ ｃ 。
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ａ １ ２一 ｂ ｉ ｔ ５ ０ ０ ＭＳ ／ ｓ ｓ ｅ ｇ ｍｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ —ｓ ｔ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｄ／ Ａ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ
Ｌ ｉ Ｊ ｉ ａ （ Ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ，Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ， Ｈ ｅ ｆ ｅ ｉ ２ ３ ０ ０ ２ ７， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ｐ ｉ ｉ ｎ ｇ ａ ｔ ５ ０ ０ ＭＳ ／ ｓ ，ｔ ｈ ｅ Ｓ Ｆ ＤＲ ａ ｔ ７ ０ ＭＨｚ ａ ｎ ｄ ２ ４ ０ ＭＨｚ ｉ ｎ ｐ ｕ ｔ ｗ ａ ｓ ８ ９ ． ９ ｄ Ｂ ｃ ａ ｎ ｄ ７ ７． ６ ｄ Ｂ ｃ ｒ ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ．
度 计译码 器 、 低 ６位 经 过 延 时 电 路 后 送 入 同 步 及 开 关 驱 动 电路 ， 对开 关 的控 制信 号进 行 同步 处理 ， 并 调 节 其 电
10比特200Msps电流舵DAC的设计
目前 集成 电路 中数模 转换 器选 取结 构通 常是 基 于 电流输 出型 ， 这是 因为 电流 型输 出速度 快 ， 电流 利 用率 高等 特点 ， 使得 该结 构 的 Ｄ Ｃ适 用 于高 速高 精 Ａ
Ａｂｓｒ ｃ ： Ａ ０ ｂｉ ０ ｔａ ｔ １ ｔ ２ ０Ｍｓ ｕ ｒｎｔｓｅ ｒｎｇ ｄ ｇｔｌｔ ｎａｏ ｏ ｖ ｒｅ ｓ ｄ ｓ ｒｂ ｄ ｉ ｈｉ ｒ ． Ｔｈ ｓ ｐｓｃ ｒｅ ｔ ｅ ｉ ｉｉａ ｏ ａ ｌ ｇ ｃ ｎ ｅｔ ｒｗａ ｅ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ｓ ｗｏ ｋ ｅ ＤＡＣ ｃ ｎｓｓｓｏ ｎ ｔｃ ｒ ｅ ｔｃ ｌ ｆｒ８ Ｂｓ ｎｄ ａ ｂ ｎ ｒ ｉｈ ｅ ｒ ａ ｏ ＬＳ ．Ｉ ｈ ｓｐａ ｅ ，ｍｉｍａ ｃ ｒ ｂ ｅ ｉ ｏ ｉｔ ｆａ ｕ ｉ ｕ ｒ ｎ ｅｌ ｏ ＭＳ ，ａ ｉ ａ ｙ ｗｅ ｇ ｔ ｄ ａ ｒ ｙ ｆｒ２ Ｂｓ ｎ ｔ ｉ ｐ ｒ ｓ ｔｈ ｐ ｏ ｌ ｍ ｓ ａ ａ ｙ ｉ ｎ ｄ ｔ ｉ． Ｔｈｉ ｎ ｌｓｓｉ ｅａ ｌ ｓＡＤＣ ｗａ ｕ ｌ ｄ ａ ３ ｓｓ ｐｐ ｉ ｔ Ｖ， ｓ ｎ ｓ２ ｐ， ａ ｄ ｔ ｇ ｗｉ ｇ ｉ ｒ ｖ ｄ ｔ ｅ ３． ｗｉ ｇｗａ Ｖｐ ｎ ｈｅｈｉｈ ｓ ｎ ｍｐ ｏ ｅ ｈｅＳＮＲ． Ｔｈ ｅ ｉｔ ｇ ａ ｏ ｌｎ ａ ｉ ｒｏ ｓ ｌｓ ｈａ ３ ＬＳ ｎ ｅ ｒ ｌｎ ｎ ｉ ｅ ｒｔ ｅ ｒ ｒｉ ｅ ｓｔ ｎ Ｏ．４ Ｂ． ａ ｈｅｄ ｆｅ ｅ ｉｌｎｏ ｌｎ ａ ｉ ｒｏ ｓ ｌ ｓ ｈ ｎ Ｏ． Ｌ ｙ ｎｄ ｔ ｉｆｒ ｎｔａ ｎ ｉ ｅ ｒｔ ｅｒ ｒ ｉ ｅ ｓ ｔ ａ ０２ ＳＢ． Ｔｈｅ ｙ
ＪＮ Ｒｕ ， ＡＮ Ｐ ｉ ｙ ａ ， Ｉ ｉＷ ｅ－ ｕ ｎ ＧＵＯ Ｌ — ｅ Ｌ Ｎ Ｐ ｎ －ｅ ｅ ｌ， Ｉ ｉｇ ｆｎ
14bit-200MHz电流舵型DAC设计
14bit-200MHz电流舵型DAC设计电流舵型数字模拟转换器（DAC）是一种常用的高速数据转换器。
本文将介绍一种14bit-200MHz电流舵型DAC的设计。
首先，我们需要了解电流舵型DAC的工作原理。
电流舵型DAC将输入的数字信号转换为相应的电流输出。
它通常由一个数字控制器和一个电流输出阵列组成。
数字控制器负责将输入的数字信号转换为相应的电流值，而电流输出阵列则将这些电流输出到相应的负载上。
在设计14bit-200MHz电流舵型DAC时，我们需要考虑以下几个关键因素。
首先是分辨率，即DAC能够提供的最小电流变化量。
在这里，我们选择了14bit的分辨率，这意味着DAC能够提供2^14（即16384）个不同的电流输出。
其次是速度，即DAC 能够提供的最大输出频率。
在这里，我们选择了200MHz的输出频率，以满足高速数据转换的需求。
在实际设计中，我们使用了多级电流调节电路来实现高分辨率的输出。
该电路使用了多级放大器和模拟开关，通过对输入的数字信号进行逐级放大和开关控制，来实现精确的电流输出。
此外，我们还使用了高速时钟和数字控制器，以确保DAC能够在高速数据转换的要求下正常工作。
为了验证设计的有效性，我们进行了一系列的仿真和实验。
仿真结果显示，在14bit分辨率和200MHz输出频率下，设计的电流舵型DAC能够提供准确的电流输出。
实验结果也验证了这一点，同时还证明了设计的稳定性和可靠性。
总而言之，本文介绍了一种14bit-200MHz电流舵型DAC的设计。
通过合理选择分辨率和输出频率，并采用多级电流调节电路和高速时钟，我们成功地实现了高精度和高速的数据转换。
这种设计可以广泛应用于高速数据通信、图像处理、医疗设备等领域，为实际应用提供了一种有效的解决方案。
12位200MHz电流舵型DAC的设计
12位200MHz电流舵型DAC的设计电流舵型数字模拟转换器（DAC）是一种常用的模拟信号数字化处理器件，广泛应用于通信、测量、音频等领域。
本文将介绍一种12位200MHz电流舵型DAC的设计。
该设计的DAC采用了舵型结构，通过控制电流源的大小和开关时间来实现模拟信号的数字化。
在12位精度和200MHz的工作频率下，要求DAC输出的量化误差小于1LSB，并且带宽满足信号传输的要求。
首先，设计者需要根据DAC的精度要求选择适当的电流源和电流比例，以及合适的开关时间。
为了提高输出的精度和稳定性，可以采用多级结构和增加校准电路等方法。
其次，设计者需要根据工作频率要求选择合适的开关元件和时钟频率。
在高频率下，开关元件的响应速度和失真问题需要特别注意。
同时，时钟频率的稳定性和相位噪声也对输出信号的质量有影响。
在电路设计方面，设计者需要考虑电源噪声、功耗和布线等问题。
为了降低电源噪声对输出信号的干扰，可以采用滤波器和隔离电路等措施。
功耗问题需要在满足性能要求的前提下进行优化。
布线设计需要考虑信号的传输速度和阻抗匹配等因素，以提高信号的稳定性和抗干扰能力。
另外，为了验证设计的正确性和性能，设计者需要进行电路仿真和实验验证。
在仿真过程中，可以使用专业的电路仿真软件进行电路性能和稳定性的分析。
实验验证可以通过搭建实际的电路原型进行，通过测量输出信号的电压值和频谱分析等手段来评估设计的质量。
综上所述，12位200MHz电流舵型DAC的设计需要考虑精度、带宽、电源噪声、功耗、布线等多方面的因素。
通过合理的选择和优化，设计者可以实现满足要求的电流舵型DAC设计，为数字信号处理提供高质量的模拟信号转换。
浅谈高速电流舵DAC
图 ３ 直接编码的 Ｄ ＡＣ结构
２ ｌ 二 进制编 码 的 Ｄ Ｃ结构 。 Ａ
开关 ， 现 Ｄ Ａ转换 。对 于 Ｎ位 Ｄ 实 ／ ＡＣ而言 ， 需要
二 进 制编码 的 Ｄ Ｃ结 构 是 利用 一定 数 量 的 Ａ
Ｍ＝ ｌ ２ 一 位温度计位 ， 输出幅值为
Ｍ
二进制权重器件 （ 电流源、 电阻或 电容 ） 实现数／ 模转换。 假设在周期 ｎ Ｔ内的 Ｄ Ｃ输出幅值为 ｂ Ａ
率以及精度得到很大提高。速度、 精度、 功耗和芯
片面积是 Ｄ Ｃ设计 中的 ４个重要约束条件。所 Ａ
以， 在高速 、 高精 度 的应用 领 域， 电流舵 结构 的
Ｄ Ｃ被广 泛采用 。 Ａ
２ 高速 电流舵 Ｄ Ｃ的结构 Ａ
高速电流舵 Ｄ Ｃ的结构主要由数字输入编 Ａ
十进制数 ２的补码
非冗余 编码 （ Ｍ＝Ｎ＝３ ） 二进 制偏移编码
１１ １
符号数字编码
６ ５
１Ｏ １ １１ ０
Ｏ１１１ １ １ １ ０１１１ ０ １ １
１ １ ００ １０ ０１
４ ３
２ １
１０ ０ Ｏ１ １
００ １ ０ １ ０
０ ） １ １ （ １１ ｏ Ｏ１ １
７
另外 ， 因为温度计码各位的权重都相同， 以可以利 所
用特殊的版图技术 ， 来获得非常好的器件的匹配特
性， 进而可以获得更高的 Ｄ Ｃ的性能。 Ａ
冗余编码 （ ＞ Ｍ Ｎ） 温度计 编码 ， ７ 线性编码 ， ＝ Ｍ＝ Ｍ ４
１ １１ １１ １ １ １０ １０
表 １ 高速 Ｄ Ｃ编码 方式 Ａ
００ １ ０ １ ０
１（ ０） ｏ ００ １０
12bit 800MSPS电流舵结构的高速DAC设计
ｈ ｇ ｐ ｅ ｉ ｈ ｓ ｅ ｄ ＤＡＣ ｔ ｕ ｒ ｎ ｓ ｅ ｒｎ ． ｗｉｈ ｃ ｒ ｅ ｔ ｔ ｅ ｉ ｇ
ＧＵＡＮ ｏ ｚ ｅ Ｂａ — ｈ ｎ
（ ａｉｎｌ Ｃ Ｄ ｓ ｎＳ ｅ ｚｅ ｎ ｕｔ ａ Ｃ ｎｒ，ｈ ｎｈ ｎ ５ ５ ， ｈｎ ） Ｎ ｔ ａ Ｉ ｅｉ ｈ ｎｈ ｎＩｄ ｓ ｉｌ ｅｔ Ｓ ｅｚｅ ， ０ ７ Ｃ ｉａ ｏ ｇ ｒ ｅ １ ８
码 ， Ｎ Ｂ位 采 用 温 度 计 码译 码 ， 位 电流 源 的 电 高 — 单 流标 准 偏 差是 ｓ ｍａ ， 么 电流 由二进 制单 元 向温 ｉ 那 ｇ Ｉ 度 计 码 单 元 过 渡 的 电流 增 量 的标 准 偏 差 ｓ ｍ ｉ ａ ｇ
（ ）是 ｓ ｍａ（△Ｉ ＝ ｑｔ（ （ ＋ ） １ ￥ｓ ａ △Ｉ ｉ ｇ ） ｓｒ ２ Ｂ Ｉ 一 ） ｉ ｍ ｇ
译 码 器实现 二 进制码 到 温度计 码 的转换 。时钟驱 动
３ Ｃ ＤＣ系统 设 计 ＳＡ
Ｃ Ｄ Ｃ的 系统 结 构 包 括 Ｄ Ｃ的分 段 方 式 、 ＳＡ Ａ 温 度 计码 电流单 元 的开关 方式 、电流单 元 的布局 方 式
单元用来提供寄存器和锁存器所需的同步时钟 。
Ｃ Ｄ Ｃ的工作 原理 如下 ： 化 的数 据 由时钟 同 ＳＡ 变 步输 入 到输入 寄存 器 ；高 位 的数 据 经过译 码 器从 二 进制 码 转换 为温 度计 码 ， 位数 据 经过 伪译 码器 ， 低 然
ｈｔ ｌ ｔ ｐ：ｌ ｗｗｗ． ｉｍａ ． ｏ ｃｃ ９ ｃ ｍ
ｌ Ｈ巾 国集 成 电 路 …
■— ■ 一
Ｃ ｈｉ ｎａ ｎｔ Ｉ ｅｇｒ ｅｄ ｉｃｕｉ ａｔ Ｃ ｒ ｔ
Ｉ 是，ｒ．Ｉ ‘ ．
电流舵DAC开关驱动
摘要随着通信技术、音视频处理技术的不断发展，对应用于这些领域的高性能数模转化器(DAC Digital-to-Analog Converter)提出了更高的要求;而集成电路特征尺寸以及电源电压的不断减小，也使得高速、高精度DAC的设计更具挑战性。
本文基于0.35um CMOS工艺研究并设计了一种带有高精度基准源的14-bit 320MSPS的DAC 。
首先，在分析、比较几种不同DAC架构的基础上，结合实际设计目标选择了混合式( Hybrid)架构作为电流舵(C-S,Current-Steering ) DAC的主体架构并建立了DAC的行为级模型。
基于该行为级模型研究了DAC的电流源输出阻抗、失配误差、电路噪声和寄生器件对DAC各主要性能参数的影响，为后续的电路设计提供了依据，使DAC的电路设计更为高效。
其次，对电流型DAC中的开关驱动器做设计，分析了其的动态特性的影响，然后设计了开关驱动器的电路结构，最后做仿真。
关键词:DAC，行为级模型，开关驱动，动态特性，LVDS。
AbstractABSTRACTAs the ever-increasing development of Communication and high performancesound and video processing technology, the design of high performance DACs.applied in these fields also become research focus. However, because of the decreasing feature size of ic and supply voltage, it becomes more challenging to design high speed and high accuracy DACs.The thesis introduced a 14-bit 320MSPS DAC embedded with a highper formance Bandgap Reference.The DAC is based on 0.35p.m CMOS process.Firstly, In order to achieve the research and design targets, the thesis compared several kinds of different DAC constructions, and choosed the Hybrid construction as the Current-Steering DAC construction, then established thebehavior level model of the DAC. Using the behavior level model, the thesisemphatically studies the influence that the output impedance of current source,mismatch error, noise and the parasitic components brings to the DAC.Secondly, the thesis designed and implemented a Segment Current-Steering DAC which embed a high accuracy, high stable Bandgap Reference. In the part of DAC circuit design, this thesis emphatically discussed the design and optimization of the current source unit and the driver circuits of current source switchs.Keywords: DAC, Behavior Model. Mismatch Error, LVDS.目录目录第一章绪论............................. 错误！未定义书签。
电流型dac的原理
电流型dac的原理小伙伴们！今天咱们来唠唠电流型DAC（数模转换器）的原理，这玩意儿可有点意思呢！咱先得知道啥是DAC。
简单来说呀，它就像是一个翻译官，把数字世界的那些个0和1的代码，转换成我们能在模拟世界里用的信号，像电压呀或者电流之类的。
电流型DAC呢，重点就在这个电流上啦。
想象一下，数字信号就像是一群小士兵，每个小士兵都有自己的任务，0或者1就是他们的指令。
电流型DAC里有好多小单元，这些小单元就像是一个个小工厂，每个小工厂根据小士兵的指令来生产电流。
比如说，如果数字信号是1，这个小工厂就开始工作，生产出一定量的电流；要是数字信号是0呢，这个小工厂就停工，不生产电流。
那这些小工厂是怎么知道要生产多少电流的呢？这就涉及到一个很巧妙的设计啦。
里面有一些精密的电路元件，像是电阻呀、晶体管之类的。
这些元件就像是小工厂里的工具，它们可以按照一定的规则来控制电流的大小。
比如说，有一个标准的电流源，就像一个大仓库，里面有固定量的“电流货物”。
每个小工厂根据数字信号，从这个大仓库里按比例拿取电流。
而且哦，电流型DAC在一些特殊的应用场景里可厉害啦。
比如说在一些高精度的测量仪器里，它能够很精准地把数字信号转换成电流信号，这样就能准确地测量一些物理量啦。
还有在音频设备里，它能把数字音频信号转换成模拟的电流信号，然后经过一些电路处理，我们就能听到美妙的音乐啦。
不过呢，电流型DAC也不是没有小脾气的。
它有时候会受到温度的影响，就像人在热的时候会有点烦躁一样。
温度变化可能会让那些电路元件的性能发生一点点改变，从而影响电流的输出。
但是呢，聪明的工程师们也有办法，他们会给电流型DAC 穿上“保暖衣”或者“降温服”，也就是一些温度补偿电路，让它能在不同的温度环境下都能好好工作。
总的来说呢，电流型DAC就像是一个充满魔法的小盒子，把那些干巴巴的数字信号变成有活力的电流信号。
它的原理虽然有点复杂，但是只要我们一点点去了解，就会发现它真的很有趣。
数字自补偿电流舵型DAC建模
数字自补偿电流舵型DAC建模数字自补偿电流舵型DAC（Digital Self-Calibrated Current Steering Digital-to-Analog Converter）是一种常用于模拟信号处理和数据转换的电路。
它主要用于将数字信号转换为模拟电流或电压输出。
本文将对数字自补偿电流舵型DAC进行建模分析。
数字自补偿电流舵型DAC主要由数字电路和模拟电路两部分组成。
数字电路部分主要包括数字输入端口、二进制加权电流源和二进制加权开关。
模拟电路部分主要由电流源和开关电阻网络构成。
在数字电路部分，输入的数字信号首先经过二进制加权电流源，该电流源根据输入的数字信号的不同位值（0或1）提供相应的电流。
电流源的数量和电流大小与输入的位数有关。
然后，这些电流源通过二进制加权开关连接到模拟电路部分。
在模拟电路部分，电流源通过开关电阻网络连接到输出端口。
开关电阻网络由一系列开关电阻组成，每个开关电阻的状态由对应的二进制加权开关控制。
通过控制开关电阻的状态，可以选择性地将电流源连接到输出端口，以实现对输出电流的精确控制。
为了提高数字自补偿电流舵型DAC的性能，需要进行精确的建模和校准。
建模是指将DAC的输入和输出之间的关系进行数学描述。
校准是指根据建模结果，通过调整电路参数或校准电路来减小模型与实际之间的误差。
建模过程中，需要考虑多种因素，如电流源的非线性特性、开关电阻的非理想特性以及温度和供电电压变化等。
通过数学建模，可以分析这些因素对DAC性能的影响，并提出相应的校准方法。
数字自补偿电流舵型DAC在模拟信号处理和数据转换领域具有广泛的应用。
通过精确的建模和校准，可以提高DAC的精度和稳定性，实现更准确的信号转换和处理。
总之，数字自补偿电流舵型DAC是一种常用的电路，用于将数字信号转换为模拟电流或电压输出。
通过精确的建模和校准，可以提高DAC的性能，实现更准确的信号转换。
这对于模拟信号处理和数据转换领域具有重要意义。
一种应用于分段电流舵dac的电路仿真方法与流程
一种应用于分段电流舵dac的电路仿真方法
与流程
电路仿真方法与流程可帮助设计师准确评估分段电流舵DAC（Digital-to-Analog Converter）的性能与特性。
分段电流舵DAC是一种常用于模拟信号处理领域的重要电路，它能够将数字信号转换为相应的模拟电流输出。
在进行电路设计和优化之前，进行电路仿真可以有效地避免耗时和成本的试错过程。
在分段电流舵DAC的电路仿真方法中，首先需要建立电路模型。
通常，使用SPICE软件（如LTspice）来建立电路模型是一种常见的方法。
通过选择合适的元件模型，并根据实际电路中电阻、电容、电感等参数值进行配置，可以实现准确的电路仿真。
接下来，在分段电流舵DAC的电路仿真中，需要定义输入信号。
输入信号可以是数字信号，如二进制码，或者可以是模拟信号，如频率或幅度可变的正弦波。
通过定义输入信号，可以模拟不同条件下分段电流舵DAC的工作情况，并评估其性能以及输出电流的准确性。
然后，进行电路的性能分析。
通过在电路仿真过程中添加合适的测量点，可以实时监测电路的关键电压、电流和功率等参数，以及其他感兴趣的性能指标。
利用这些测量值，可以进行系统级性能评估，例如输出电流的准确性、电路响应时间和功耗等。
最后，需要对仿真结果进行评估和优化。
通过分析电路仿真结果，可以确定潜在的问题和改进空间。
例如，如果输出电流偏差较大，则可以尝试调整电路参数或改进设计方案，以进一步提高分段电流舵DAC的性能。
总之，通过电路仿真方法与流程，可以高效地评估分段电流舵DAC的性能和特性，从而指导电路设计和优化，实现更好的性能和功能。
14-bit_500MHz自校准电流舵DAC设计
14-bit_500MHz自校准电流舵DAC设计随着科技的不断发展，高速数据转换技术在通信、计算机和消费电子等领域扮演着越来越重要的角色。
其中，数字模拟转换器（DAC）作为一种将数字信号转换为模拟信号的关键器件，其性能对整个系统的性能有着重要影响。
为了满足高速数据转换的需求，本文设计了一款14位、500MHz自校准电流舵DAC。
首先，我们需要了解什么是自校准电流舵DAC。
自校准是指DAC能够根据环境条件和电流源的变化来自动调整输出电流，保证输出电流的精确度和稳定性。
而电流舵则是用来控制DAC输出电流的部分，通过调整电流源和电流比例，实现对输出电流的精确控制。
本设计的14位、500MHz自校准电流舵DAC采用了先进的混合信号集成电路技术。
其核心是一个14位的数字模拟转换器，能够将输入的14位数字信号转换为相应的模拟电流输出。
为了保证输出电流的精确度和稳定性，我们在设计中引入了自校准技术。
自校准技术主要包括参考电压校准和电流源校准两个方面。
参考电压校准可通过比较器和校准电流源实现，用来校准参考电压的精确度。
电流源校准则通过比较器、校准电流源和电流舵来实现，用来校准电流源的精确度。
在设计过程中，我们还考虑到了电源噪声、温度漂移和毛刺等问题。
为了降低电源噪声对输出电流的干扰，我们采用了低噪声的电源设计。
通过对温度传感器的实时监测，我们可以根据环境温度的变化来自动调整电流源的输出，从而解决了温度漂移的问题。
而毛刺问题则通过引入滤波器和降噪技术来解决。
经过仿真和实验验证，我们的14位、500MHz自校准电流舵DAC在输出电流的精确度和稳定性方面表现出色。
其在工业控制、无线通信和医疗设备等领域有着广泛的应用前景。
综上所述，本文设计了一款14位、500MHz自校准电流舵DAC，通过引入自校准技术，提高了输出电流的精确度和稳定性。
这款DAC的设计不仅满足了高速数据转换的需求，还具备了抗干扰能力和自适应调节功能。
相信在未来的发展中，这样的高性能DAC将会得到更广泛的应用。
12位分段式电流舵DAC的分析与设计的开题报告
12位分段式电流舵DAC的分析与设计的开题报告一、研究背景及研究意义分段式电流舵DAC是一种新型的数字模拟转换器（DAC），它具有多种优秀的特性，如高精度、低功耗、可编程性等。
同时，随着各种数字信号处理系统的发展，对于数字模拟转换器的需求也越来越大。
本论文旨在研究分段式电流舵DAC的设计和实现，探究其原理和性能特点。
通过对其结构、控制及色散特性的分析，设计一种高精度、低成本、可靠性较高的电流舵DAC，为数字信号处理领域的应用提供技术支持。
二、研究内容及方法本文主要研究分段式电流舵DAC的原理及设计方法，具体包括以下内容：1. 分段式电流舵DAC的原理和性能特点：介绍分段式电流舵DAC的基本结构和工作原理，分析其色散特性和影响因素，特别是电流匹配误差、电容失配误差和区域跨导失配误差等。
2. 电流源的设计：探究基于CMOS工艺的电流源的设计和实现。
分析电流源电路的特点和关键技术参数，提出相应的设计方法和方案。
3. 分段式电流舵器的设计：介绍基于独立参考电压的分段式电流舵器的设计原理和实现方法。
分析舵器电路的特性，特别是在不同程度的失配误差下的表现，提出相应的调节策略。
4. 色散误差的分析和校正：分析分段式电流舵DAC中产生的色散误差及其校正方法。
介绍采用自适应数字校正和基于校正优化方法的校正方案，并对比其性能差异。
研究方法主要采用文献调研和实验分析相结合的方法。
通过查阅相关文献和实验分析，探讨分段式电流舵DAC的设计原理和实现方法，分析其特性和性能，并进行实验验证。
三、研究进展与难点目前，分段式电流舵DAC的研究已经比较成熟，基于CMOS技术的电流源设计方法也有很多研究成果可以借鉴，但是其失配误差的影响及其校正方法还是存在较大的研究挑战。
因此，本研究着重探究了分段式电流舵器失配误差的影响和校正方法，并提出了具体的解决方案。
四、预期成果及应用前景预计本论文将研究设计一种高精度、低成本、可靠性较高的12位分段式电流舵DAC，并通过实验验证其性能。
电流舵DAC设计经验总结
电流舵DAC设计经验总结1、在进行设计之前必须现查阅大量的相关论文资料，对DAC的各种结构原理有一个总体上的认识2、根据项目给出的设计指标，定出能够满足本次设计指标的相应的电路结构类型，并针对这一类型进行详细理解几篇对应的论文，通过对比选出较好的电路。
本次设计由于速度高的要求，选择了分段电流舵结构的DAC。
最终选用的是6－4分段，六位二进制，四位温度译码结构的DAC3、对应分段结构的电流舵DAC主要包括以下几个模块：模拟电路部分：带隙基准电压源、电压－电流转换模块、电流源偏置、电流源阵列数字电路部分：输入寄存器，编码电路，同步开关驱动电路，开关阵列4、由于模拟部分电路性能对整个DAC的性能的影响最大，尤其是带隙基准部分，其对工艺角的偏差会相对比较大，设计电路时要精心选择电路结构，测试个个工艺角的性能，做好版图的匹配（尤其是电阻的匹配），以达到较好的性能；电压－电流转换电路主要要考虑的是环路的稳定性，而且基准电流的大小不能过小否则会使得噪声电流的大小与之可比，这样就会大大影响基准源的准确度；电流源偏置电路不能用电压进行偏置，而是要用电流进行偏置。
因为为使得镜像电流更准确，必须使得镜像的两个MOS管靠的很近，这样就会使得偏置主电路与电流源阵列距离比较远，而远距离的信号传输电流比电压更稳定；对于电流源阵列一般选用共源共栅的结构，同时必须保证在正常工作时管子都处于饱和状态，这样电流源输出阻抗的频率特性会比较好，对DAC的静态、动态性能都有较大的提高。
电流源阵列版图的匹配性能的好坏直接会影响整个DAC的性能，因此对应其的匹配工作应该认真研究，做到偏差一致。
本次所用的是二维二阶中心对称的分布的方式，同时每个电流源管分成四个并联的管子分布在不同的小阵列中，这样整个电流源阵列就变成了由四个二维二阶中心对称的阵列构成的一个大的中心对称图形，这样做能够使得每个小模块之内管子的偏差相对较小，从而整个阵列的偏差也就变小了。
8位200M采样率DAC设计报告
8位200M采样率DAC设计报告作者：杨东旭，朱斌杰，宋子奇摘要：本文介绍了一个8位电流舵型DAC的设计，通过优化的匹配设计，当采样率为10MS/s 时输入信号（从DC至乃奎斯特频率）的无杂散动态范围（SFDR）优于54dB，当采样率为200MS/s 时，无杂散动态范围约为40dB。
测试得到的INL与DNL分别为0.4LSB与0.16LSB。
电路设计采用了0.5um，5V 标准CMOS工艺，核心电路占用面积xmm。
当采样率为200MS/s时，功耗为113mW。
介绍：乃奎斯特DAC主要有四种类型，分别为基于解码型（decoder-based），二进制码（binary-weighted）,温度码（thermometer-code）和混合型（hybrid）。
实际DAC设计中不采用解码型，因为这种类型的DAC在输入切换时存在较大毛刺（glitch）；二进制码型的DAC需要的产生的参考源最少，数字输入可直接控制参考源的切换，N位的DAC只需要N个参考源即可实现，但是二进制的参考源匹配很差，很难满足DNL小于0.5LSB。
另外开关的不理想因素，例如电荷注入与时钟前馈，可导致输出中有较大毛刺；温度码型的DAC具有较好的匹配精度，N位的DAC需要2N个参考源，输入数字信号需要二进制码-温度码解码来控制参考源开关。
数字输入每变化一位，只需要其中一个参考源状态切换，因此单调性既可以保证，并且毛刺也较小。
另外对参考源的相对匹配精度要求不高，及时50%的匹配即可实现DNL小于0.5LSB，通过合理的器件尺寸及匹配的版图设计，可实现的线性度可以很高。
温度码型的DAC的缺点是面积较大，电路相对较复杂；混合型则是二进制码型和温度码型结构的组合，高位采用温度码型，低位采用二进制码型，是一种对线性度与面积的折中设计，例如[1]、[2]。
乃奎斯特DAC的参考源可由电阻，电容或电流源实现。
其中电容的参考源匹配精度最高，然而输出需要运算放大器驱动，很难实现高速的更新率。
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电流舵DAC设计经验总结
1、在进行设计之前必须现查阅大量的相关论文资料，对DAC的各
种结构原理有一个总体上的认识
2、根据项目给出的设计指标，定出能够满足本次设计指标的相应的
电路结构类型，并针对这一类型进行详细理解几篇对应的论文，通过对比选出较好的电路。
本次设计由于速度高的要求，选择了分段电流舵结构的DAC。
最终选用的是6－4分段，六位二进制，四位温度译码结构的DAC
3、对应分段结构的电流舵DAC主要包括以下几个模块：
模拟电路部分：带隙基准电压源、电压－电流转换模块、电流源
偏置、电流源阵列
数字电路部分：输入寄存器，编码电路，同步开关驱动电路，
开关阵列
4、由于模拟部分电路性能对整个DAC的性能的影响最大，尤其是
带隙基准部分，其对工艺角的偏差会相对比较大，设计电路时要精心选择电路结构，测试个个工艺角的性能，做好版图的匹配（尤其是电阻的匹配），以达到较好的性能；电压－电流转换电路主要要考虑的是环路的稳定性，而且基准电流的大小不能过小否则会使得噪声电流的大小与之可比，这样就会大大影响基准源的准确度；电流源偏置电路不能用电压进行偏置，而是要用电流进行偏置。
因为为使得镜像电流更准确，必须使得镜像的两个MOS
管靠的很近，这样就会使得偏置主电路与电流源阵列距离比较远，而远距离的信号传输电流比电压更稳定；对于电流源阵列一般选用共源共栅的结构，同时必须保证在正常工作时管子都处于饱和状态，这样电流源输出阻抗的频率特性会比较好，对DAC的静态、动态性能都有较大的提高。
电流源阵列版图的匹配性能的好坏直接会影响整个DAC的性能，因此对应其的匹配工作应该认真研究，做到偏差一致。
本次所用的是二维二阶中心对称的分布的方式，同时每个电流源管分成四个并联的管子分布在不同的小阵列中，这样整个电流源阵列就变成了由四个二维二阶中心对称的阵列构成的一个大的中心对称图形，这样做能够使得每个小模块之内管子的偏差相对较小，从而整个阵列的偏差也就变小了。
另外，电流源管的尺寸之间必须是成倍数关系的，而且管子最好不要用叉指结构，因为在0.13um工艺下叉指结构的电流会偏差比较大。
5、模拟部分的每个模块和整个模拟模块整合后的仿真都需要在各个
工艺角下、电源电压波动和温度变化的情况下（PVT变化）进行仿真验证是否能够正常工作
6、数字部分电路的主要需要解决的是时钟的同步问题、如何降低时
钟噪声、开关噪声的问题、开关驱动一致性问题、信号馈通效应和电荷注入效应。
为提高电路的速度避免不必要问题的产生，输入信号必须在一个采样时钟内到达开关驱动电路。
在时钟上升沿到达后，输入信号会通过上升边沿触发器并琐存信号，为使得信
号在一个周期内能够传到开关驱动电路部分，在接下来的一个时钟下降沿到来之前信号必须到达同步开关琐存电路，并在时钟下降沿到达后进行锁存信号并输出到开关驱动，否则电路就会出错。
因此编码电路必须在半个时钟周期内能够编码完成。
而且考虑到一些误差因素，最好能有20％的余量以保证电路不发生出错。
在0.13um工艺1.2V电源电压下用最小尺寸进行搭建4－15编码器，延时可以达到800ps以内，在时钟周期为2ns情况下已经够用了；在几百兆的速度下，时钟噪声和开关噪声开始有比较明显的表现了，在加入电源PAD模型后会有明显的振铃现象。
为减小时开关噪声和时钟噪声的影响可以加入几级反向器并逐级加大尺寸。
振铃的幅度大小主要是由di／dt噪声决定。
为减小这种影响，把最后一级的反向器的电源与之前的数字部分电路的电源进行隔离，即最后一级驱动电路电源要有单独的PIN口，同时要修改反向器的结构如下：
通过调整上下两个电流源管的尺寸可以改变其输出电流和输出阻抗，以便于使得在开关管尺寸不一致的时候进行驱动能力的调
整，同时具有一定的滤波功能，这样能够减小振铃的幅度；为了保证电流源信号通路能够一直处于导通状态以提高电路的速度，需要采用互补开关结构。
而且两个互补的开关管在任何时刻都必须保持有一个以上处于导通状态，因此必须调整两个互补开关驱动控制信号交叉点的位置，不宜太高，也不宜太低；为减小开关管处的馈通效应和电荷注入效应，管子应该采用最小的沟道长度尺寸以减小寄生电容，同时可以在保证开关管能够完全开启的情况下降低驱动信号的幅度。
若还不够，可以加入一些隔离管，不过会带来更大的驱动负载和面积消耗。
需要特别提醒的是驱动能力的不一致会在输出端产生较大的毛刺，这些毛刺无规律，比较难以虑除。
因此在调整驱动的时候必须特别细致，尽量保持高低位之间的抖动不要超过50ps。
7、DAC的互补输出端的电阻应内置并保持匹配，以节省外部PCB 板的成本。
对应输出地端能内置最好，但会对DAC性能影响比较大，所以一般互补输出端的地是接外部地端的。
8、在DAC的版图布局上应该注意以下几点：
一：电流原阵列的匹配问题
二：模拟部分电路和数字部分电路的版图要隔开一定的距离
三：尽量保持管子方向的一致性
四: 注意走线宽度与流过电流大小的关系。
保证电源线的宽度足以流过相应大小的电流，同时还要注意过孔的个数。
五：从开关驱动信号到达开关管栅极的走线方向和长度和应保持
一致以使走线延迟保持一致，保证开关的同步性。
六：由于DAC 的输出走线比较宽而且噪声对输出线的影响是直
接的，所以在DAC 的输出线附近最好不要走线，不允许走
一些开关比较频繁，噪声比较大的信号线，而且走线保持越
短越好。
3路DAC 的走线电阻应保持匹配。
9、在测试DAC 的动态SFDR 性能时应该取得足够多的采样点。
本次
设计中，DAC 的分辨率是10位，因此需要取得211个采样点，即2048个点才能够比较正确的反应其SFDR 性能。
本此测试时采样的取点方法如下：
in
sample f f 质数取点数
f in 为信号输入频率，f sample 为采样频率，在固定采样频率时，当
取不同的质数时会获得不同的输入频率，仿真时间取得足够长后就可以取到2048个不同的采样点了。
本次设计测试的MA TLAB 参考测试程序文件为：
一、dac_dynamic.m
二、rise_inl_dnl.m
三、dnl_inl_fall.m
10、对于在Cadence IC软件安装、应用中碰到的问题基本上都可以
在网络上找到答案，也可以参看一些工具书，自己实在找不到问题了，或不懂怎么办了就可以问问其他牛人。