適用于HDTV應(yīng)用的8位DAC

在一般的數(shù)／模轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)中，譯碼結(jié)構(gòu)通常采用分段結(jié)構(gòu)。在一般的設(shè)計(jì)中，為了減少延時(shí)，通常使用鎖存器，同時(shí)配合復(fù)雜電流源結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)通常需要較大的能耗，并且采樣率不是足夠高。為了得到更高的采樣率和更好的線性度，在此基于TG結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了單位電流單元矩陣和譯碼器電路，同時(shí)采用簡單的電流單元電路設(shè)計(jì)。

1 結(jié)構(gòu)選擇

在此，采用電流舵型DAC設(shè)計(jì)。這是因?yàn)殡妷盒虳AC所需元器件多，開關(guān)層數(shù)也較多，一般用于低速轉(zhuǎn)換器內(nèi)；電荷型DAC隨精度的升高，面積急劇增大，而且對(duì)寄生電容敏感；電流型DAC具有高速的優(yōu)勢(shì)，但不適用于低壓電路。電流舵型DAC是對(duì)電流型DAC的改進(jìn)，常用于分段電路中。

數(shù)／模轉(zhuǎn)換器的譯碼方式一般分為二進(jìn)制、溫度計(jì)和分段式。溫度計(jì)譯碼方式相對(duì)二進(jìn)制譯碼方式，在減小DNL和INL方面有很大的優(yōu)勢(shì)，但是它的缺點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜。將二進(jìn)制碼和溫度碼結(jié)合起來，就產(chǎn)生了分段結(jié)構(gòu)。在對(duì)匹配要求、高精度的高位采用溫度計(jì)譯碼方式；低位采用二進(jìn)制碼方式，可以減少面積。這種分段結(jié)構(gòu)既有二進(jìn)制碼結(jié)構(gòu)簡單的長處，又有溫度碼良好的線性特性。在這個(gè)設(shè)計(jì)中，提出使用電流源矩陣邏輯電路構(gòu)成的高速8位DAC，根據(jù)Lin和Bult做了面積與分段比的關(guān)系圖(見圖1)，為了在速度、分辨率、功耗、芯片面積、電路性能等多個(gè)方面得到一個(gè)折衷結(jié)果，分段的高6位采用溫度計(jì)譯碼結(jié)構(gòu)和低2位采用二進(jìn)制譯碼結(jié)構(gòu)。整個(gè)CS-DAC的結(jié)構(gòu)如圖2所示。
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圖2是一個(gè)說明8位分段式電流舵基本結(jié)構(gòu)的例子。圖中采用6+2分段結(jié)構(gòu)，高6位數(shù)字信號(hào)通過行譯碼器(Rows Decoders)、列譯碼器(Columns Decod-ers)轉(zhuǎn)換為溫度計(jì)碼，分別控制26-1=63個(gè)單位電流源，構(gòu)成8×8電流源矩陣。多余的一個(gè)電流源作為Dummy器件，63個(gè)單位電流源和低2位二進(jìn)制加權(quán)電流源的電流之和形成了陣列中整體電流源的電流。