一种面积与随机性均衡的DEM设计

针对高速电流舵数模转换器(Digital-to-Analog Conversion,DAC)中电流源阵列不匹配问题,提出了一种基于随机结合的分组译码动态元素匹配(Dynamic-Element Matching,DEM)结构以提升DAC的转换性能。所提结构是一种基于随机旋转(Random Rotation-based Binary-weighted Selection,RRBS)的改进结构。该结构首先将输入数据分成高位数据与低位数据,接着将低位数据经过RRBS结构处理所得的结果逐位与高位数据结合进行第二次处理并得到最终输出。该结构在输入数据为3位与输入数据大于3位这两种情况下存在差异。使用MATLAB对提出结构的无杂散动态范围(Spurious Free Dynamic Range,SFDR)进行了仿真。首先给出该结构在不同分段方式与不同误差情况下的SFDR对比图,接着将不同DEM结构在不同误差下进行对比,最后对该结构在不同输入频率与误差的情况进行仿真对比。同时,给出了该结构在tsmc65工艺下的综合结果。在相同的系统周期下,该结构所占用的面积相比于RRBS结构的更小。通过仿真与综合结果可以看出,提出的DEM结构电路减小了电路面积;相比于未使用DEM的14位DAC,本结构可以使SFDR提高15 dB以上。