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信号处理在通信系统、控制系统和计算机系统中起着重要作用,信号处理任务一般由数字信号处理器(DSP)、微控制器(MCU)及微处理器(MPU)实现。然而自然界中的信号是模拟信号,所以数模转换器(DAC)作为连接数字系统与模拟世界的接口变得不可或缺。移动终端的快速发展促进了低功耗数模转换器的需求,因此,研究高精度、低功耗DAC具有重要意义。本文首先分析了三种常见结构的DAC,通过比较各种结构的优缺点,设计了一种12位10 MHz的电流舵与R-2R梯形电阻混合型DAC。设计采用了5+3+4的分段方式,从结构角度有效地降低了DAC的功耗,其中最高五位采用温度计编码电流舵结构,中间三位采用二进制编码电流舵结构,最低四位采用R-2R梯形电阻结构。电流舵中的电流源采用共源共栅结构,有效地提高了输出阻抗;同时在电流源差分开关下面串联一对PMOS管,以降低时钟馈通(Clock Feedthrough)对输出电压的影响。考虑设计的DAC高精度的要求,在版图的设计中,采用层次对称式电流源选通方式来消除梯度误差和对称误差。此外,采用了同步锁存器电路和交叉点降低电路,有效地减小了DAC的输出毛刺。本文中设计的DAC使用TSMC 0.18μm Mixed-Siganl 1P6M CMOS工艺完成了电路的设计和版图实现,并使用Spectre仿真验证DAC的功能和性能。在1.8 V电源电压下,差分输出电压摆幅为±1.0 V,静态功耗为1.3 m A。积分非线性误差小于0.15 LSB,微分非线性误差小于0.04 LSB,当输入正弦信号为300 KHz、采样时钟为10 MHz时的无杂波动态范围(SFDR)约为68 d B。测试结果表明,本文设计的12位DAC的DNL<±9.5LSB,INL<±13.5LSB。