10GHz 8-bit超高速DDS芯片研制成功
近日，中科院微電子所微波器件與集成電路研究室(四室)HBT超高速電路小組在劉新宇研究員和金智研究員的帶領(lǐng)下研制成功兩款基于1um GaAs HBT工藝的8-bit超高速直接數(shù)字頻率綜合器(Direct Digital frequency-Synthesizer, DDS)芯片DDS1和DDS2。
據(jù)測(cè)試結(jié)果表明，DDS1可在大于10GHz內(nèi)部時(shí)鐘頻率下正常工作，DC-5GHz輸出頻率范圍內(nèi)的無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍為26dBc;DDS2可在大于5GHz內(nèi)部時(shí)鐘頻率下正常工作，DC-2.5GHz輸出頻率范圍內(nèi)的無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍為45dBc。這兩款超高速DDS芯片的研制成功，不僅大大提升了國(guó)內(nèi)DDS電路的最高頻率，同時(shí)也顯示了其在當(dāng)前國(guó)際上GaAs HBT基DDS芯片時(shí)鐘頻率的最高水平。
DDS1電路中集成了約2000個(gè)GaAs HBT晶體管，芯片面積為2.4mm*2.0mm，如圖1所示。
在片測(cè)試結(jié)果表明，DDS1在外部輸入時(shí)鐘頻率為5GHz時(shí)正常工作，其內(nèi)部時(shí)鐘頻率為10GHz。在8-bit頻率控制字控制下，DDS1可以輸出頻率從直流到5GHz的正弦波形，頻率分辨率為19.5MHz，無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍為26dBc，接近理論計(jì)算值30dBc。DDS1芯片工作電壓為-5.1V，工作電流為762mA，功耗為3.89W。由于采用了功耗冗余設(shè)計(jì)，DDS1芯片也可以在低功耗狀態(tài)下正常工作，工作電壓為-4.6V，工作電流為528mA，功耗為2.43W。如圖2所示。
DDS2電路中集成了約2000個(gè)GaAs HBT晶體管，芯片面積為2.4mm*2.0mm，如圖3所示。
在片測(cè)試結(jié)果表明，DDS2在時(shí)鐘頻率為5GHz時(shí)正常工作。在8-bit頻率控制字控制下，DDS2可以輸出頻率從直流到2.5GHz的正弦波形，頻率分辨率為19.5MHz，無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍為45dBc，接近理論計(jì)算值48dBc。DDS2芯片工作電壓為-5.1V，工作電流為800mA，功耗為4W。如圖4所示。
此兩款超高速DDS芯片的研制成功，大大提升了微電子所在超高速數(shù)模混合電路方面的科研實(shí)力，為今后研制更高性能的電路打下了堅(jiān)實(shí)的理論和設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。