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数字模拟转换器(Digital-to-Analog Converter,DAC)是数字信号综合技术,包括图像信号处理、有线与无线通讯系统中应用极为普遍的模块之一。 高速和高解析度是DAC现代应用中受到高度关注的重要特性。针对高速高解析度的要求,本文提出一种current-steering DAC的设计。由于采用了电流模式,其响应速度明显优于电压模式的DAC。 所设计的DAC选择采用12位current-steering结构。相比于其他电流模式的DAC(例如R-2R电流模式DAC),current-steering DAC具有电流匹配程度高,输出电阻大等优点。论文在广泛调研分析当前主流12位current-steering DAC的典型结构以及电流校正方式、解码方式与版图布置方式基础上,参考同类产品的参数,确定了DAC的设计规范。基于设计规范要求,提出了系统结构和相关的关键电路模块设计,进行了相应的优化工作,并已开展版图级的布局布线定义相应设计工作。 在DAC的结构设计中,在分析研究常见的三种current-steering DAC结构基础上,综合binary-weighted和thermometer-code两种结构的优点,选用了segmented结构,由7位thermometer-coded和5位binary-weighted构成。 整个系统由电流偏置基准源,电流源阵列(Current Source Array)和开关阵列(Current Switch Array)等主要模块组成。其中电流偏置基准源提供基准电流;所有的电流源都置于一电流源阵列中,基准电流复制而得;并由一开关阵列控制电流源阵列,决定有多少组电流被引到输出端。 DAC的典型供电电压1.8V,可实现12位解析。为使设计的高速高解析度DAC能与8位MCU兼容,便于在片上系统等场合的应用,DAC的设计采用全数字0.25μm CMOS工艺实现,并实现了功耗最优化。