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下研制成功兩款基于1um GaAs HBT工藝的8-bit超高速直接數字頻率綜合器(Direct Digital frequency-Synthesizer, DDS)芯片DDS1和DDS2。
據測試結果表明，DDS1可在大于10GHz內部時鐘頻率下正常工作，DC-5GHz輸出頻率范圍內的無雜散動態范圍為26dBc;DDS2可在大于5GHz內部時鐘頻率下正常工作，DC-2.5GHz輸出頻率范圍內的無雜散動態范圍為45dBc。這兩款超高速DDS芯片的研制成功，不僅大大提升了國內DDS電路的最高頻率，同時也顯示了其在當前國際上GaAs HBT基DDS芯片時鐘頻率的最高水平。
DDS1電路中集成了約2000個GaAs HBT晶體管，芯片面積為2.4mm*2.0mm，如圖1所示。
在片測試結果表明，DDS1在外部輸入時鐘頻率為5GHz時正常工作，其內部時鐘頻率為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，無雜散動態范圍為26dBc，接近理論計算值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計，DDS1芯片也可以在低功耗狀態下正常工作，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GaAs HBT晶體管，芯片面積為2.4mm*2.0mm，如圖3所示。
在片測試結果表明，DDS2在時鐘頻率為5GHz時正常工作。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，無雜散動態范圍為45dBc，接近理論計算值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模混合電路方面的科研實力，為今后研制更高性能的電路打下了堅實的理論和設計基礎。