Разработка радиационно-стойкого цифро-аналогового преобразователя на основе КМОП-технологии

• Автор: Смуров, Константин Владимирович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 115 с. : ил.

Содержание

Общая характеристика работы

Глава 1. Общие сведения о цифро-аналоговых преобразователях

1.1 Общие сведения

1.2 Последовательные ЦАП

1.2.1 ЦАП с широтно-импульсной модуляцией

1.2.2 Последовательный ЦАП на переключаемых конденсаторах

1.3 Параллельные ЦАП

1.3.1 ЦАП с суммированием весовых токов

1.3.2 ЦАП на источниках тока

1.3.3 Формирование выходного сигнала в виде напряжения
1.3.4 Параллельный ЦАП на переключаемых конденсаторах
1.3.5 ЦАП с суммированием напряжений
1.4 Интерфейсы ЦАП
1.4.1 ЦАП с последовательным интерфейсом входных данных
1.4.2 ЦАП с параллельным интерфейсом входных данных
1.5 Параметры ЦАП
1.5.1 Статические параметры
1.5.2 Динамические параметры
1.5.3 Шумы ЦАП
Глава 2. Моделирование блоков ЦАП и выбор технологического процесса
2.1 Введение
2.2 Результаты моделирования
2.3 Технологический процесс
Глава 3. Радиационные эффекты в КМОП ИС
3.1 Эффекты в КМОП ИС при воздействии стационарного ионизирующего излучения
3.1.1 Накопление объемного заряда в диэлектриках
3.1.2. Образование поверхностных состояний
3.3. Эффект защелкивания в КМОП ИС (тиристорный эффект)
3.4. Конструктивно-технологические методы повышения радиационной стойкости
Глава 4. Характеристика разработанного изделия
4.1 Устройство и работа ИС
4.2 Описание функционирования
4.3 Функция преобразования ЦАП
4.4 Источник опорного напряжения
4.5 Управляющий усилитель опорного источника
4.6 Аналоговые выходы
4.7 Выходной интерфейс с чередующимися I и 0 данными
4.8 Потребляемая мощность
4.9 Дифференциальная схема подключения выходов с использованием операционного усилителя
4.10 Применение ИС для квадратурной модуляции
4.11 Результаты испытаний микросхемы
Основные результаты и выводы
Список литературы

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы
В настоящее время в области отечественных разработок цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП) назрели проблемы, связанные с тем, что большинство ИС не отвечают современным требованиям как по разрядности, так и по точностным характеристикам, например нелинейным искажениям и шумам. Существуют также технологические сложности, связанные с использованием тонкопленочных резисторов, которые ограничивают возможность технологических процессов и приводят к большой трудоемкости из-за необходимости подгонки номиналов этих резисторов. Новые разработки направлены на увеличение скорости преобразования и улучшения точностных характеристик ЦАП. Кроме того, исключается необходимость использования тонкопленочных резисторов.
В настоящее время в коммуникационных каналах используют высокоскоростные ЦАП со встроенными интерполяционными фильтрами. Такие ЦАП отечественная промышленность не выпускает. Имеющиеся в продаже зарубежные ЦАП ИС для коммерческого и промышленного использования не отвечают специальным требованиям (в первую очередь требованиям по стойкости к гамма-излучению), предъявляемым к РЭА с длительным сроком активного использования. Поэтому основной целью являлась разработка 10-разрядного высокоскоростного ЦАП со встроенным интерполяционным фильтром и стойкостью к гамма-излучению.
В качестве основных принципов при разработке такого изделия использовались следующие:
- использование базового КМОП-технологического процесса с 0,6-мкм проектными нормами с двумя слоями алюминиевой металлизации и с одним слоем поликремния, отработанного в условиях серийного и опытного производства коммерческих ИС;

ивых(1) образует ступенчатую кривую. Такую зависимость называют обычно характеристикой преобразования ЦАП. В отсутствие аппаратных погрешностей средние точки ступенек расположены на идеальной прямой 1 (рис. 1.18), которой соответствует идеальная характеристика преобразования. Реальная характеристика преобразования может существенно отличаться от идеальной размерами и формой ступенек, а также расположением на плоскости координат. Для количественного описания этих различий существует целый ряд параметров.
Рис. 1.18. Статическая характеристика преобразования ЦАП 1.5.1 Статические параметры
Разрешающая способность - приращение UBbIX при преобразовании смежных значений Ц, т.е. отличающихся на ЕМР. Это приращение является шагом квантования. Для двоичных кодов преобразования номинальное значение шага