Details

Работа посвящена исследованию унарного цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) на источниках тока с двухмерным термометрическим декодером и разработке его структурных компонентов. Цель работы – разработка, сборка и моделирование структурных блоков ЦАП на источниках тока с целью построения высокоточного и высокоскоростного преобразователя. Для достижения поставленной цели решены следующие задачи: 1. Изучение и анализ архитектур ЦАП и их особенностей; 2. Проектирование схемы смещения, токовых ячеек, ключевых элементов и декодера; 3. Моделирование и проверка работоспособности полной аналоговой части ЦАП. В результате исследования были разработаны и промоделированы основные компоненты ЦАП в среде Cadence Virtuoso, включая схему смещения, каскодные токовые источники, ключи на NMOS-транзисторах и двухмерный 6-разрядный термометрический декодер. Применение каскодной архитектуры позволило повысить выходной импеданс и улучшить линейность сигнала, а использование двухмерного декодера обеспечило снижение задержек и упростило логическую реализацию при высокой разрядности. Новизна работы заключается в сочетании каскодной структуры токовых ячеек с двухмерным декодером, что позволило повысить точность и скорость преобразования. В процессе выполнения работы использовались современные информационные технологии: программный пакет Cadence Virtuoso для проектирования и моделирования аналоговых схем, а также технологическая библиотека TSMC18RF. Основное моделирование проводилось с использованием транзисторов PMOS2V и NMOS2V из данной библиотеки.

Object of study is a unary digital-to-analog converter (DAC) based on current sources with a two-dimensional thermometer decoder, and the development of its structural components. The aim is to design, build, and simulate the structural blocks of a current-steering DAC in order to create a high-precision and high-speed converter. The following tasks were solved: 1. Study and analysis of different DAC architectures and their characteristics; 2. Design of the bias circuit, current cells, switching elements, and decoder; 3. Simulation and verification of the full analog part of the DAC. As a result of the study, the main components of the DAC were developed and simulated using the Cadence Virtuoso environment. The work included the bias circuit, cascode current sources, NMOS-based switches, and a two-dimensional 6-bit thermometer decoder. The cascode architecture was applied to increase output impedance and improve signal linearity, while the two-dimensional decoder reduced delay and simplified the logic structure at high resolution. As a result of the study, a complete analog part of the DAC was built and verified. The novelty of the work lies in the combination of cascode current source architecture with a two-dimensional decoder, which enhanced the accuracy and speed of digital-to-analog conversion. The developed DAC can be used in high-speed data transmission systems and analog-to-digital interfaces. Modern information technologies were used in the course of the work: the Cadence Virtuoso software suite for analog circuit design and simulation, as well as the TSMC18RF process design kit (PDK). The main modeling was carried out using pmos2v and nmos2v transistors from this library.