Στην παρούσα Διπλωματική Εργασία μελετάται η δομή και τα χαρακτηριστικά, ενός καινοτόμου Μετατροπέα Ψηφιακού Σήματος σε Αναλογικό (Digital to Analog Converter - DAC) που αναπτύχθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρονικών Εφαρμογών του Πανεπιστημίου Πατρών. Η δομή του συγκεκριμένου DAC βασίζεται στην τοπολογία του γνωστού R-2R Ladder και παρ’ όλο που υλοποιείται με αντιστάσεις μικρής σχετικά ακρίβειας, επιτυγχάνει τελικά πολύ υψηλές επιδόσεις σε γραμμικότητα, κατανάλωση αλλά και επιφάνεια υλοποίησης. Στα πλαίσια της παρούσας Διπλωματικής Εργασίας χρησιμοποιήθηκε το ‘κατά κοινή ομολογία’ καλύτερο λογισμικό σχεδίασης και εξομοίωσης ολοκληρωμένων ηλεκτρονικών κυκλωμάτων, το Cadence. Με τη βοήθεια αυτού του Cadence εξομοιώσαμε την νέα τοπολογία DAC και ελέγξαμε την δυνατότητα προσέγγισης της υψηλής γραμμικότητας που παρουσιάζεται στις ερευνητικές εργασίες που βασιστήκαμε. Επιπλέον, έγινε και μία υλοποίηση σε φυσικό επίπεδο με τη χρήση του λογισμικού Cadence, δηλαδή σχεδιάστηκε η τοπολογία του κυκλώματος στο πυρίτιο για τη δημιουργία ολοκληρωμένου συστήματος (system on chip). / This Diploma Thesis studies on an innovative Digital to Analog Converter (DAC) structure developed in the Applied Electronics Laboratory of the Electrical and Computer Engineering Department, University of Patras. This new DAC structure is based on the well-known R-2R Ladder, and is capable to achieve very high linearity on high resolution DAC without requiring resistances of high accuracy, while preserving at the same time the good characteristics of the conventional R-2R ladder in terms of speed, power consumption and implementation area. The state of the art EDA tool, Cadence was employed in the framework of this Diploma Thesis in order to simulate the behavior of the DAC and to certify its enhanced characteristics regarding the linearity. Additionally, the same EDA tool was employed for designing the DAC topology on a silicon chip.

Στην παρούσα Διπλωματική Εργασία μελετάται η δομή και τα χαρακτηριστικά ενός νέου μετατροπέα ψηφιακού σήματος σε αναλογικό (Digital to Analog Converter DAC). Η δομή του DAC βασίζεται στη γνωστή δομή του συμβατικού R2R Ladder και θα μπορούσε να θεωρηθεί σαν μία δισδιάστατη ανάπτυξη του Ladder. Αυτό σημαίνει ότι η νέα μορφή του DAC χρησιμοποιεί σαφώς περισσότερες αντιστάσεις από τον συμβατικό Ladder, όμως δίνεται η δυνατότητα της ρύθμισης του ρεύματος εξόδου του κάθε κλάδου. Αυτό έχει ως συνέπεια τη δραματική βελτίωση της γραμμικότητας του DAC. Επιπλέον στην Εργασία αυτή μελετήθηκαν με χρήση της θεωρίας των πιθανοτήτων τα χαρακτηριστικά του απλού Ladder και χρησιμοποιήθηκαν για την εξαγωγή συμπερασμάτων που αφορούν στη γραμμικότητα της νέας δομής Ladder. Τα θεωρητικά αποτελέσματα επιβεβαιώθηκαν με εξομοιώσεις. Τέλος, μία σχεδίαση σε φυσικό επίπεδο με την χρήση μόνο MOSFETS και CMOS τεχνολογίας (χωρίς την χρήση αντιστάσεων) σχεδιάσθηκε και εξομοιώθηκε στο Cadence ένας Ladder της νέας δομής. / This Diploma Thesis studies on a new Digital to Analog Converter (DAC) structure developed in the Applied Electronics Laboratory of the University of Patras. The new DAC structure is based on the simple R2R ladder combining several of them in a 2-dimentional grid. As result a high linearity DAC is derived after a simple calibration procedure. The Diploma Thesis presents results on probability of the simple R2R Ladder, employs these results so as to forecast the linearity of the 2-dimentional Ladder, whereas confirms theoretical results with simulations. Finally, a DAC based on the 2-dimentional topology has been designed and simulated using Cadence, in the framework of this Diploma Thesis.