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JSSC 2012第2期Data Converters0.18 μm CMOSDAC

A Compact Dynamic-Performance-Improved Current-Steering DAC With Random Rotation

提出一种基于随机旋转的二进制加权选择（RRBS）方法，改进动态性能的紧凑型电流导向DAC。
10-bit DAC, 500 MS/s, 61 dB SFDR, 0.034 mm² active area
电流导向DAC随机旋转动态性能紧凑设计动态元素匹配
▸创新点1：随机旋转二进制加权选择（RRBS）方法（方法创新）。该方法通过动态随机旋转单位电流源阵列的序列，形成新的二进制加权电流组，有效实现动态元件匹配（DEM），显著提高了DAC的动态性能（如SFDR达到61 dB），同时避免了传统DEM的复杂硬件开销。
▸创新点2：无需二进制到温度计解码器（电路创新）。RRBS直接利用二进制加权选择机制，省去了传统电流舵DAC中面积和功耗较大的二进制-温度计解码器，使电路结构更紧凑（面积仅0.034 mm²），适合高速高集成度应用。
▸创新点3：对小尺寸电流源失配不敏感（系统创新）。通过随机旋转动态重组电流源单元，将失配误差随机化，降低谐波失真，使DAC在采用小尺寸电流源（0.18 µm工艺）时仍能保持优异动态性能（SFDR媲美12-bit DAC）。
▸创新点4：超小面积与高能效（性能创新）。该设计在500 MS/s采样率下实现61 dB SFDR，其核心面积仅为同类10-bit DAC的1/10，且在三个主流FOM指标中两项领先，成为目前已知最小面积的高速电流舵DAC。
Abstract
Conventional binary-weighted current-steering DACs are generally operated with current groups where each group is binary-weighted and formed with predetermined mem- bers of a unit current-source array. This paper propo ses a random rotation-based binary-weighted selection (RRBS) that ef ficiently performs dynamic-element matching (DEM) by randomly rotating the sequence of these units to form new binary-weigh ted current groups for each DAC output. Without using binary-to-ther- mometer decoders, R