数据转换器是数字世界与模拟世界的桥梁,广泛渗透到通信、传感、多媒体等生活的各个领域。随着笔记本电脑、智能手机等便携式设备的普及,这些系统对数据转换器芯片的面积、性能、功耗等技术指标提出了更加严苛的要求。作者参与了成都华微电子科技有限公司一款12位高精度串行输入双通道DAC产品研发,并基于此项目进行了完整的设计流程阐述。该DAC工作在-55℃到125℃温度范围内,采用5V单电源供电,采样率为62.5kHz,功耗为5mW,达到当今国内军品低功耗DAC设计领域的主流水平。本文首先梳理衡量一个DAC性能好坏的主要指标,介绍对比当今业界内主流DAC结构的优势与不足;在速度要求不高的应用场景下,R-2R电阻结构凭借低元件值分布、面积小等优势,成为本设计采用的核心转换结构。然后介绍了本设计中各主要模块的具体实现,主要集中于模拟电路部分,包含带隙基准模块、带隙增益模块、数模转换模块以及输出运放模块,并给出相应的仿真方法和结果。接下来针对集成电路制造过程中由于工艺漂移等非理想因素可能导致的电路误差,基于数字可编程模块提出封装后数字修调方案。该方案通过串行接口输入信号对片内EEPROM器件进行编程操作,针对降低带隙温漂系数、消除带隙的输出误差、降低转换电路的非线性以及消除输出运放的失调和增益误差五个方面进行校准。该修调方式替代国外同类型芯片采用的激光修调技术以及国内采用的传统熔丝修调结构,突破国外修调技术限制、降低产品成本的同时摒弃了国内传统熔丝修调的高功耗、大面积缺点,并且提升了产品修调的灵活性。最后简述了混合信号电路版图设计中的常见问题及解决方案,着重讲述本设计核心模块DAC电阻阵列的设计思路。对比分析几种主流封装方式的优劣,并给出了本设计流片后陶封样品的最终封装测试结果。测试结果表明,本设计可实现12位分辨率,微分非线性(DNL)和积分非线性(INL)均控制在±1LSB以内,线性度良好,军温范围内温度系数小于15ppm/℃,建立精度符合预期要求,所采用的修调方式对于更高位数DAC电路设计具有一定的参考价值。本产品具有CSOP-14陶封和塑封两种封装形式,可对国外相似产品实现原位替代。