面向UHF读写器射频前端的DAC研究

• 作 者: 陈斌
• 发表日期: 2014年01期
• 关键词: 电流舵 数模转换器 超高频 读写器 系统芯片

射频识别(Radio Frequency IDentification,RFID)技术近年来蓬勃发展,应用领域不断扩大,整个系统最复杂和最昂贵的部分是超高频(UHF)读写器。随着芯片的集成度不断提高,近几年已经出现了超高频读写器的单片解决方案,单片解决方案成为读写器系统的发展趋势。本文主要研究超高频射频识别读写器SOC中的DAC单元模块。DAC是一种典型的模拟和数字混合信号电路,其设计方法即与模拟电路的设计思路不完全相同,更和数字电路的设计方法相差甚远。本文首先介绍超高频读写器的功能,分析UHF读写器的结构,确定DAC在这个庞大的系统中所处的位置,使用直观的方框图的形式介绍DAC的结构组成。然后从DAC的前级数字信号处理电路和DAC的后级重构滤波器的要求确定DAC的接口和指标,主要包括数字位宽,时钟采样率,输出共模电平,差模电平和动态范围。信号模型对于分析电路非常重要,对DAC单元进行信号分析,推导出DAC单元的数学模型,从而定量的严谨的知道DAC输出和输入信号在时域和频域两个方面的对应关系。最终的成果是把信号特性映射为电路,定性的分析电路可能出现的非理想特性。DAC的单元模块主要包括前置反sinc模块,译码模块,锁存器和开关电流阵列模块,这些模块可以选择的结构千差万别,根据我们指标的要求,选择不同的实现形式,从面积,功耗和信号质量几个角度综合考量,选择最适合的方案。最后使用TSMC0.18um 1P6M RFID微波混合信号工艺,实现DAC单元模块的原理图设计,版图设计,DRC,寄生参数提取和LVS。阅读IEEE给出的DAC测试标准,进行仿真,最后给出系统仿真的结果,包括无杂散动态范围和真实select命令经过基带调制后的波形。结论部分对current steering DAC做出总结。