Progetto di un sistema di misura integrato per la calibrazione statica di un Current-Steering RF-DAC a 14 bit in tecnologia FinFET

Il presente lavoro di tesi, svolto nel corso di 6 mesi di tirocinio presso Xilinx Irlanda, è focalizzato sullo studio e calibrazione degli effetti introdotti dalle non-idealità di tipo statico presenti nei convertitori digitale-analogici (Digital to Analog Converter: DAC) a radio frequenza con architettura Current-Steering, basata su un insieme di generatori di corrente con segmentazione mista termometrica e binaria: 14 bit binari suddivisi in 8 LSB binari e 6 MSB binari convertiti in 63 bit termometrici. Le non-idealità statiche includono i mismatch dei generatori e un gradiente di processo che condiziona fortemente il valore delle correnti dei generatori. Questo porta ad avere problemi di distorsione armonica nel segnale analogico generato dal DAC. Sono stati implementati e simulati, in Verilog-A, algoritmi per la riduzione della distorsione utilizzando dapprima i valori di corrente dei generatori forniti da un modello Verilog-A del DAC. In realtà, su silicio, queste correnti devono essere misurate con precisione con un sistema di misura. È stato quindi progettato, utilizzando librerie FinFET TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) in Cadence Virtuoso, un sistema di misura integrato che consente di misurare le correnti di tutti i 63 generatori termometrici del valore nominale di 500uA, con una precisione di circa 50nA, impiegando un tempo di alcune decine di ms e consentendo in questo modo la calibrazione del DAC. Infine sono stati modificati gli algoritmi precedentemente introdotti nel modello del DAC, inserendo degli opportuni coefficienti legati alla precisione di misura del sistema progettato, ottenendo risultati molto positivi in cui si nota l'efficacia del sistema di misura e della calibrazione del DAC in situazioni realistiche.