数模转换器在数字处理系统中有着广泛的应用,集成电路的大规模化、数模混合系统及片上系统(SOC)的趋势需要高性能的数模转换器,例如,更高的速度、更高的分辨率、更低的功耗和低电压工作等。本文设计了一个10位10MS/s分段式电流舵型高速数模转换器。文章介绍了数模转换器的工作原理和性能参数等,重点论述了自行设计并仿真测试的10位分段式电流舵型数模转换器,并针对该新型数模转换器设计常见问题,进行了理论上的分析,给出了整体电路的设计方案。采用模块化的设计方式实现数据快速转换,主要包括电流源矩阵模块、锁存模块、译码模块、带隙基准电压源模块及电流开关网络等电路模块。电流舵型数模转换器只受到电流开关速度的影响,相对于电压型和电荷型结构具有高速的优势,并且这种结构是基于电流复制而非电流划分,可以很好地克服电流型结构的缺陷。同时,考虑到数模转换器的精度、复杂性和速度特性,决定采用电流舵型结构,确定了6+4的分段式译码方式。其中高6位采用温度计译码,可以减小误差,加快速度。低4位采用二进制码,可以减小面积。采用高速同步锁存电路和特殊结构的时钟驱动电路,在保证精度和功耗设计要求上,实现数据快速转换。并行输入,互补电流输出。从集成度、功耗、成品率等方面考虑,CMOS工艺明显优于双极型工艺,故本设计采用CMOS工艺,并用TSMC 0.18μm BSIM3(V3.1)CMOS工艺模型在HSpice软件上完成电路模拟仿真。该10位分段式电流舵型数模转换器的输出端可直接用电流输出来驱动负载阻抗,省去运算放大器构成的输出缓冲,整个电路中没有形成闭环和反馈,因此这种电路结构可以达到很高的速度。本课题设计的数模转换器性能指标为:工作电压3V,建立时间15ns,微分非线性误差0.58LSB,积分非线性误差0.54LSB,SFDR高于60dB,总功耗不到50mW,输出电流可调。设计成果可应用于数据处理和控制系统电路中,具有一定的先进性和实用价值。