高清视频CMOS电流舵数/模转换器的设计
行译码器结构与列译码器基本相同，但没有电源节点。使用TG逻辑译码器的另一巨大好处是可以减少晶体管的数量。在静态逻辑，参考文献[9]的译码器由84 只晶体管组成，但用TG结构组成的行和列译码器有30只晶体管，并且总数是60。这意味着芯片面积可能也被减少。较少的晶体管级数也帮助减少延时。另一方面，使用TG结构的逻辑门最大级数可减少到2级；不使用传输门结构的全CMOS结构的最高门级数是3，以上充分说明使用TG结构更有利减少延时和改进工作频率。表1给出相关的参量对比。
2．3 工作原理
用行列译码器进行译码，单位电流源是导通还是截止，共有三种情况。第一种是所在行和下一行都是“1”，在这种情况下，无论列控制信号是否为“1”，该电流源均被选中。也就是说，对应的电流源开关状态为接通状态。第二种情况是所在的行控制信号为“1”，但是下一行的控制信号为“0”，这时，电流源是否被选中，要根据列控制信号来决定。如果列控制信号为“1”，则该电流源被选中；如果列控制信号为“0”，则该电流源不被选中，处于截止状态。第三种情况是所在行和下一行的控制信号均为“0”，那么不管其所在列的控制信号为多少，此电流源不会被选中，处于截止状态。TG构成的开关电路如图4所示。
3 电流源电路及减少毛刺电路
电流源电路是
3．1 电流单元
一般常用的设计均采用减少电路噪声和降低电流源的复杂结构。例如，差分电路、偏置电路、参考电流等需要很多数量的晶体管。在这个设计中，使用一个简单的电流单元结构，并且电流源采用由二只晶体管组成的电流源单元。与其他芯片相比，电路的面积可以大大减小，如图5所示。
根据图6所示梯度误差与对称误差的对比，在单位电流源矩阵中采用层次式对称开关序列的布局，很好地减少了误差。
3．2 减少毛刺的电路
在基本的电流源单元，输出信号将是比较稳定的。在这个设计中电流源由开关电路输出信号控制，但输出信号不是足够的准确。因此，为了补偿这个缺点，同时改进电路的SNR，需要使用减少毛刺电路，如图7所示。
4 实验结果
该文设计的DAC基于O．25 μm CMOS技术，8位高速DAC适用于高清晰视频使用，并且使用TG晶体管和电路级数的数量可以明显减少，同时使用TG结构也可使电路延迟时间有效地减少，且毛刺也被大大减少。结果显示：这个设计可以达到1．5 GHz采样率和21 mW低功耗。
具体参数指标如表2所示。
5 结 语
本文提出基于新型传输门(TG)结构组成的电流源单元矩阵、译码逻辑电路和一种适用于高清晰视频使用的高速8位CMOS电流舵数／模转换器(CS- DAC)。应用电流源单元矩阵结构和传输门结构的译码电路能有效减少毛刺等干扰信号；采用TG结构设计的电路，可使晶体管数量和电路的延时显著减少；基于 0．25μmCMOS技术的DAC电路设计，功耗仅为21 mW，采样率达到1．5 GHz。仿真结果表明，电路的积分线性误差(INL)范围为-2～+2 LSB，微分线性误差(DNL)为-1～+4 LSB。
评论