A 12b 150MS/s Current-Steering 0.18um CMOS DAC Based on Local-Element-Matching Techniques
- 주제(키워드) DAC , current-steering , local-element-matching , video system , high-resolution , high-speed
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 이승훈
- 발행년도 2017
- 학위수여년월 2017. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000061310
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
This work proposes a 12b 150MS/s current-steering 0.18µm CMOS DAC for video system applications such as QHD security camera and DTV requiring high-resolution and high-speed operation. The proposed DAC employs a current-steering structure with fully thermometer-coded current cells simultaneously to obtain good linearity at high-resolution and high-speed operation. The proposed local-element-matching techniques significantly reduce the required number of current cells in the current-steering DAC to 28, which is a value reduced by 99.32% compared with a conventional 12b current-steering DAC using only thermometer-coded current cells. Meanwhile, the proposed bias circuit in the DAC is simplified by generating the required bias voltages with a level shifter based on a source follower. The prototype DAC implemented in a 0.18µm CMOS technology occupies an active die area of 0.26mm2. The measured DNL and INL of the prototype DAC are within 0.80LSB and 1.20LSB, respectively. The DAC shows a maximum SFDR of 63.54dB at a 150MS/s sampling frequency. Output current and differential output voltage of the prototype DAC are 20mA and 2VP-P, respectively with analog and digital power supplies of 3.3V and 1.8V, respectively.
more초록/요약
본 논문에서는 QHD 보안용 감시 카메라 및 DTV 응용과 같이 고해상도, 고속 동작을 동시에 요구하는 영상 시스템 응용을 위한 12비트 150MS/s 전류 구동 0.18µm CMOS DAC를 제안한다. 제안하는 DAC는 고해상도 및 고속 동작에서 높은 선형성을 얻기 위해 12비트 해상도를 온도계 코드 기반의 전류 구동 DAC 구조로 구현하였으며, 부분 소자 정합 기법을 적용하여 사용되는 전류 셀 개수를 최소화하였다. 제안하는 부분 소자 정합 기법은 획기적으로 적은 수의 전류 셀을 사용하여 온도계 코드 기반의 고해상도 전류 구동 DAC 구현이 가능하게 함으로써, 일반적인 온도계 코드 기반의 12비트 전류 구동 DAC와 비교하여 약 99.32% 감소한 28개의 전류 셀만으로도 높은 선형성을 갖는 온도계 코드 기반의 12비트 전류 구동 DAC 구현이 가능하다. 한편, 제안하는 DAC의 바이어스 회로에는 source follower 기반의 레벨 쉬프터를 사용하여 요구되는 바이어스 전압의 일부를 생성함으로써, 전체 바이어스 회로를 간소화하였다. 시제품 DAC는 0.18µm CMOS 공정으로 제작되었으며, 유효 면적의 크기는 0.26mm2이다. 시제품 DAC의 측정된 DNL 및 INL은 12비트 해상도에서 각각 최대 0.80LSB, 1.20LSB의 값을 가지며, 동적 성능은 150MS/s의 동작 속도에서 최대 63.54dB의 SFDR을 보인다. 시제품 DAC는 3.3V의 아날로그 및 1.8V의 디지털 전원 전압을 사용하는 조건에서 20mA의 출력 전류 및 2VP-P의 차동 출력 전압을 갖는다.
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