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数模转换器(DAC)和模数转换器(ADC)已广泛应用于雷达、通信、测量仪器、软件无线电等仪器和设备中。通常采用电流舵DAC来满足超宽带和高性能发射机的需求,同样采用流水线ADC来满足高速和高精度中频接收机的需求。本文针对上述需求,分别设计了一款3GS/s14位超高速电流舵DAC和一款250MS/s14位高速流水线ADC。最后从雷达应用出发,设计了一款应用于相控阵雷达收发(T/R)组件中的中频收发机,中频收发机中集成了DDS、DAC和ADC等单元。 本文设计的超高速14位3GS/s DAC采用分段电流舵结构,在SMIC0.13μm CMOS工艺中实现,面积为2.1×2.4mm2。芯片高5位采用分组随机温度计译码(GRTC),低9位采用二进制译码。利用高速数据同步技术接收两组高达1.5Gbps的LVDS数据,并且通过内插技术达到需要的3Gbps的数据率。通过分组随机温度计译码随机化电流源的静态和动态失配,利用4开关结构电流单元结构减少输入数据码引入的瞬态失真,同时采用单稳态超高速时钟接收电路接收外部高达3GHz的时钟信号,并能够通过SPI接口调整时钟的交叉点,进而优化开关的交叉点以得到更高的性能。仿真结果表明,该DAC的功耗仅为392.4mW,在100MHz的单音输出SFDR达到76dB,而在400MHz的单音输出SFDR依然高达74dB。整个奈奎斯特带内的SFDR达到60dB以上,能够很好的满足超宽带设计。 14位高速流水线ADC采用SMIC0.18μm CMOS工艺设计,采用采样保持放大器(SHA)来提高输入信号的频率,使其能够应用于中频采样接收机中。在第一级流水中采用摆幅缩放技术,加快了运放的建立时间,减少了第一级MDAC的设计难度。该ADC采用1.V供电,它的面积和功耗分别为3.5×3.2mm2和360mW,输入满摆幅为1.5Vpp。当ADC工作在200MHz的采样频率下,输入10MHz单音信号,得到70dB SNR和92dB SFDR。测量得到该ADC的采样带宽达到700MHz,能够满足中频采样要求。 面向雷达应用,设计了一款中频接收机,其中集成了DDS、DAC和ADC等模块。DDS基于CORDIC算法,通过4核内插得到高达1GS/s的数据率。同时利用dither结构,随机化DDS的截断误差,提高DDS的动态性能。DAC核则采用经验证过采样率达1GS/s的高速 DAC。通过测试发现,该 DAC在输出频率为10MHz时的SFDR高达80dB,在整个奈奎斯特带内,SFDR大于55dB,满足中频输出需求。125MS/s的14位流水线ADC采用SHA-Less结构,通过在第一级采用高速低失调的比较器来提高 ADC的输入频率带宽。通过仿真发现,该ADC在10MHz的单音输入下,SNR高达82dB,SFDR高达98dB。整个中频接收机采用0.18μm CMOS工艺实现,芯片面积(包含PAD)为4.7×4.7mm2,设计指标能够满足收发(T/R)组件的指标需求。