CMOS模擬集成電路第7章—噪聲

1、2021-10-251CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)噪聲2021-10-25提綱2提綱 1、噪聲的統(tǒng)計(jì)特性 2、器件的噪聲類型 3、電路中的噪聲表示 4、單級(jí)放大器中的噪聲 5、差動(dòng)對(duì)中的噪聲 6、噪聲帶寬2021-10-25噪聲的統(tǒng)計(jì)特性31、噪聲的統(tǒng)計(jì)特性 噪聲的平均功率是可以被預(yù)測(cè)的。avP2021-10-25噪聲的統(tǒng)計(jì)特性4 1.1 噪聲譜 也稱為“噪聲功率譜密度（PSD）” ，表示在每個(gè)頻率上（噪聲）信號(hào)具有的功率的大小。噪聲波形x(t)的PSD，記為Sx(f)，被定義為f附近1Hz的帶寬內(nèi)x(t)具有的平均功率。Sx(f)用V2/Hz表示，通常對(duì)Sx(f)取平方根，以 表示其結(jié)果。HzV

2、2021-10-25噪聲的統(tǒng)計(jì)特性5 1.1 噪聲譜（續(xù)） 定理7-1：如果把噪聲譜為Sx(f) 的一個(gè)信號(hào)加在一個(gè)傳輸函數(shù)是H(s)的線性時(shí)不變系統(tǒng)上，則輸出譜由下式給出。2021-10-25噪聲的統(tǒng)計(jì)特性6 1.2 相關(guān)噪聲源與非相關(guān)噪聲源 在噪聲分析中，關(guān)心的是平均噪聲功率。對(duì)于兩個(gè)噪聲，平均噪聲功率為2021-10-25噪聲的噪聲類型72、器件的噪聲類型 2.1 熱噪聲 電阻熱噪聲2021-10-25噪聲的噪聲類型8 2.1 熱噪聲（續(xù)） RC電路2021-10-25噪聲的噪聲類型9 2.1 熱噪聲（續(xù)） 電阻的熱噪聲也可用并聯(lián)的電流源模型表示2021-10-25噪聲的噪聲類型10 2

3、.1 熱噪聲（續(xù)） MOS的熱噪聲chngkTI42mchgg2021-10-25噪聲的噪聲類型11 2.1 閃爍噪聲 閃爍噪聲2021-10-25電路中的噪聲表示123、電路中的噪聲表示 輸入?yún)⒖荚肼昖inn2,2021-10-25電路中的噪聲表示13gfWLCKgkTIIImoxmfndnDn22221)32(4GDSSCGDCGSgmvGSrovGSVDS2Dni2DnIGDSSCGSgmvGSrOvGSvDS2,innVCGDfWLCKgkTgIVoxmmDninn1)32(4222, 例：MOS管的噪聲2021-10-25單級(jí)放大器中的噪聲144、單級(jí)放大器中的噪聲 4.1 共源級(jí)的

4、噪聲fWLCKgkTRgkTARIVoxmDmvDninn1)32(41422222,2021-10-25單級(jí)放大器中的噪聲15 4.2 共柵級(jí)的噪聲嚴(yán)重缺點(diǎn)：從輸入?yún)⒖荚肼曤娏鞯慕嵌龋琑d的噪聲直接引入到輸入上。2021-10-25單級(jí)放大器中的噪聲16 4.3 共漏級(jí)（源跟隨器）的噪聲這里考慮熱噪聲，1/f噪聲同理計(jì)算，源跟隨器的增益約為1，源跟隨器把噪聲加入到輸入信號(hào)上，在低噪聲放大器中通常不使用源跟隨器。2021-10-25單級(jí)放大器中的噪聲17 4.4 共源共柵級(jí)的噪聲M1M2的電流噪聲In2折算到M2的柵端的電壓噪聲，然后按帶源極負(fù)反饋的共源級(jí)電路計(jì)算到Vnout的值，若M1的輸出

5、電阻非常大，則增益很小，可以忽略其影響。2021-10-25差動(dòng)對(duì)中的噪聲185、差動(dòng)對(duì)中的噪聲 差動(dòng)對(duì)為二端口電路 由于輸入阻抗很大（電壓工作型電路），低頻工作時(shí)，可以忽略 的影響2021-10-25差動(dòng)對(duì)中的噪聲19 差動(dòng)對(duì)的輸入?yún)⒖荚肼旸RDnKTRV422, 1,fWLCKgkTVoxmn1)32(422, 1DmvRgA fWLCKRggkTVoxDmmtotinn12132822,2021-10-25噪聲帶寬206、噪聲帶寬00202,)()(dfSfHdffSVitotoutn002020)()(dfSfHdffSBVin一個(gè)單極點(diǎn)系統(tǒng)的噪聲帶寬等于該極點(diǎn)對(duì)應(yīng)頻率的/2倍。衡量具有相同低頻噪聲，但具有不同零極點(diǎn)的各種電路的噪聲比較2021-10-25小結(jié)21小結(jié) 1、噪聲的統(tǒng)計(jì)特性 噪聲是一個(gè)隨機(jī)過程，其瞬時(shí)幅值不能預(yù)測(cè) 但平均功率可以預(yù)測(cè) 2、器件的噪聲類型 熱噪聲、1/f噪聲（閃爍噪聲）、etc