近日，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)測試結(jié)果表明，DDS1可在大于10GHz內(nèi)部時鐘頻率下正常工作，DC-5GHz輸出頻率范圍內(nèi)的無雜散動態(tài)范圍為26dBc；DDS2可在大于5GHz內(nèi)部時鐘頻率下正常工作，DC-2.5GHz輸出頻率范圍內(nèi)的無雜散動態(tài)范圍為45dBc。這兩款超高速DDS芯片的研制成功，不僅大大提升了國內(nèi)DDS電路的最高頻率，同時也顯示了其在當(dāng)前國際上GaAs HBT基DDS芯片時鐘頻率的最高水平。它們的成功實現(xiàn)充分展示了微電子所在超高速數(shù)?；旌想娐吩O(shè)計方向的強大實力。

　　DDS1電路中集成了約2000個GaAs HBT晶體管，芯片面積為 ，如圖1所示。

　　圖1 DDS1芯片照片

　　在片測試結(jié)果表明，DDS1在外部輸入時鐘頻率為5GHz時正常工作，其內(nèi)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(tài)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(shè)計，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。

　　圖2頻率控制字為128時DDS1芯片的輸出波形（5GHz正弦波）

　　DDS2電路中集成了約2000個GaAs HBT晶體管，芯片面積為 ，如圖3所示。

　　圖3 DDS2芯片照片

　　在片測試結(jié)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(tài)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。

　　圖4頻率控制字為8時DDS2芯片的輸出波形（156MHz正弦波）

　　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)?；旌想娐贩矫娴目蒲袑嵙?，為今后研制更高性能的電路打下了堅實的理論和設(shè)計基礎(chǔ)。