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有机发光微显示器是一种近年来流行的,具有快速响应、高集成度、大视角、低功耗等突出优点的微显示器。它可以广泛应用于军事、医疗、娱乐、通讯终端等设备,可产生虚拟的大屏幕图像。其中,高性能数模转换器(DAC)为微显示器中的像素电路提供微小的驱动电流,因此研究高性能低输出电流DAC对推动显示技术的发展具有十分重大的意义。
本文基于Chartered0.35μmCMOS工艺,使用3.3V数字、模拟双电源供电,采用电流舵结构实现了10位分辨率,时钟速率25MHz,最低有效位输出电流10纳安的DAC。论文分析了不同译码方式对于DAC性能的影响,并根据课题应用要求设计了相应的6+4全温度计译码方式。然后分析了电流源有限输出阻抗和单位电流源的匹配精度误差等非理想特性,对于DAC静态和动态两个方面性能的影响,并用此理论指导和优化实际设计过程。通过对DAC中同步单元电路、译码电路、开关阵列、时钟缓冲、带隙基准电压源、电压-电流转换电路、电流源阵列以及输出电流镜等模块的分析,完成了各个模块的设计,DAC在满足性能要求的前提下,大大降低了功耗。
本次设计的DAC版图面积为1.15mm×1.28mm,后仿真结果显示,后仿真结果表明,该芯片在3.3V的电源下静态功耗为4.8mW,INL=2LSB,DNL=1.2LSB,在25MHz的时钟速率、输入信号219.73kHz情况下,SFDR约为67.83dB,有效位数9.26,设计满足指标要求,DAC在25MHz时钟下,输入信号频率较低时DAC线性度良好,输入信号频率提高时,线性度有所恶化。测试结果表明,DAC在输入线性递增的数字码时,线性度良好。