数模转换器(DAC)作为重要的接口器件,是连接数字世界与模拟世界的桥梁,普遍应用于图像信号处理、无线通信及数字信号处理等领域。随着集成电路工艺技术的进步,高速高精度成为目前DAC的主流发展方向。由于电流模DAC具有转换速率高、结构规则、精度可控性强等特点,在众多领域都得到了广泛的应用。 本文以16-bit电流模DAC的设计为研究内容,重点讨论了系统分段比例与非线性误差、版图面积及成本的关系。首先,在对比二进制与温度计码电流模DAC各自特点及数据转换规律的基础上,分析了二进制与温度计码划分、以及温度计码再分段的基本原理与实现方式。而后,分别建立了基于电流源随机误差与对称误差类型的系统分段Matlab模型,深入分析了各种分段方式对系统DNL与INL误差的影响。最后,在兼顾系统非线性误差与版图面积的共同约束下,给出了各有侧重的最优分段比例分析,为电流模DAC提供了重要的系统设计依据。 在系统分段方式研究的基础上,本文采用二进制码部分为6-bit,温度计码部分分为三段,采用“5+1+4”的分段结构,完成了16-bit电流模DAC的电路设计。电路部分的设计基于CSMC 0.5um工艺,在Cadence spectre工具下完成仿真。