数模转换器((Digital-to-Analog Converter,简称DAC)是现代数字和模拟电路中用途最为广泛和重要的接口部件,也是提高各种信号处理速度及精度的关键,在某种程度上DAC的速度和精度已经成为制约计算机、数字信号处理、通信等发展的主要因素。近几年国外DAC的发展趋势是向高速高精度和嵌入式方向发展,而目前国内在这些方面的研究还比较落后。本文基于0.18μm CMOS数字工艺设计实现了一款12位400MSPS分段式电流舵DAC,采用1.8V单电源电压,满量程输出电流20mA。首先本文综合比较了电流舵结构对芯片的面积、电路的复杂程度、性能指标的优劣等各方面的影响,采用了5+4+3的分段电流舵结构,以实现单位电流源与二进制加权电流源的最优化组合。论文还基于MATLAB工具建立了DAC的非理想模型,可以简单快捷的分析电流源的不匹配和有限输出阻抗等非理想因素对DAC性能的影响,指导和优化DAC电路的设计。在电路设计中,结合DAC的模型分析,充分采用电路结构优化的方法来抑制各种非理想因素对DAC性能的影响,并且还设计了一款高性能带隙基准源电路,为DAC提供一个稳定的电压源,使单位电流源产生对工艺、温度不敏感的稳定电流。在版图布局中,结合中心对称和四象限随机开关调度的布局优点,提出了一种混合的布局策略,既节省了芯片面积又可以有效地降低DAC的误差。版图后模拟结果显示,所设计的DAC具有很好的单调性,DNL=±0.75LSB,INL=±0.75LSB,在10MHz的正弦波输出,400MHz的采样频率下,SFDR达到70dB,最大功耗约为114mW。