模拟集成电路噪声课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《模拟集成电路噪声课件.ppt》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 模拟 集成电路 噪声 课件
- 资源描述:
-
1、噪声 噪声的统计特性 噪声类型 热噪声 闪烁噪声 电路中的噪声 单级放大器中的噪声 共源级 源跟随器 共栅级 共源共栅级 差动放大器的频率特性噪声的统计特性 噪声的影响信号是非理想的,包含信息本身和另一些成分 例如:由非对称电路引入的共模差模,噪声。当信号幅度下降时,噪声本身没有下降,则信噪比下降噪声问题常和功耗、速度、线性度等参数相互制约。什么是噪声?噪声是一个随机过程,噪声的值在任何时候都不可能被预测。噪声的统计模型 在很多情况下,噪声的平均功率可以被预测,电路中的大多数噪声显示出固定的平均功耗。噪声的统计特性 噪声平均功耗对一个周期性的电压 ,在一个负载电阻R上消耗的平均功耗:tv dt
2、RtvTPTTav2221则,随机信号 的平均功耗 定义为:txavP dtRtxTPTTTav2221lim测量时间很长,。X(t)是电压值。T定义:单位是V2,只和信号有关 dttxTPTTTav2221lim 均方根电压(rms)单位是V。avP噪声的统计特性 信噪比(SNR)假定一个结点的信号Vs,具有功耗 和噪声功耗信噪比定义为:)()()(2)(2log20log10log10rmsnrmssrmsnrmssVVVVpowernoisepowersignalSNR)(2rmssV)(2rmsnV当信号和噪声的均方根电压值相等时,SNR=0 dBm表示 dB单位表示两个功耗的相对的比
3、值。同时,知道绝对值是有意义的,dBm是一种表示方法。定义:所有的功率值以1mw作为参考标准。例:信号,01dbmmwdbmw301噪声的统计特性 功率谱频域表示既然噪声是一种信号,则它随频率的改变而变化,具有自己的噪声谱。功率谱计算S(f):f附近1Hz带宽内信号具有的平均 功率。S(f)的区间为-,+,双边噪声谱。噪声的统计特性单边功率谱因为x(t)是实数,可以证明Sx(f)是fx的偶函数。将双边谱折叠,0,+的Sx(f)*2单边谱。例,白噪声,在所有频率下具有相同的值。噪声的统计特性噪声谱和均方根功率的关系 dffVrmsVnn022 fVn2为噪声谱,单位是V2/Hz。噪声谱的另一种表
4、示为 ,单位是 。fVnHzV/噪声传输定理:若把噪声谱为Sx(f)的信号加到传输函数为H(s)的 线性时不变 系统上。则输出谱是:2)()(fHfSfSxy噪声的统计特性 噪声带宽 如果一个理想的滤波器(brick-wall filter)和一个电路输出的噪声谱的 相同,则这个滤波器的带宽就是噪声带宽。fVn2 dffVBVnno022例:一个单极点系统的噪声带宽等于该极点对应频率的/2倍。即:12fBn噪声的统计特性 相关和非相关噪声源有二个噪声源:tx1 tx2 dttxtxTPPdttxtxTPTTTavavTTTav22212122221211limlim第三项表示二个噪声源之间的相
5、关性,若二者非相关,则:012221limdttxtxTTTT21avavavPPP在大多数情况下,噪声源是非相关的,可以使用叠加原理。噪声类型电路噪声可分成器件噪声和环境噪声。环境噪声包含电源或地线、衬底等的随机干扰。只考虑器件的噪声。热噪声电阻噪声:导体中的电子的随机运动引起的,和温度成正比 kTRfSV40f单位是HzV/2特点:;是白噪声;噪声是随机量,极 性并不重要,但在电路分析中应保持不变。fSTV22nnIRV平均功率不变RkTIn42噪声类型例:RC电路的噪声 kTRfSR4 RCsfH11 222224114fCRkTRfHfSfSRout输出总功率:202222,4114V
6、CkTdffCRkTRPoutn结论:噪声和R无关,和C成反比。噪声类型例:电阻并联。直观地,二个电阻等效为一个电阻,即:一个噪声源。是二个非相关的噪声源,采用电流源模拟更方便。2122212114RRkTIIInnn212,/44RRkTkTRVoutn212212,2,/4/RRkTRRIVoutnoutn噪声类型MOS晶体管噪声:沟道噪声:用电流源模拟。其中系数和体效应无关。mngkTI42对长沟道,=2/3。短沟道的增加。例:MOS管的噪声电压 使输入为零。2222324omonnrgkTrIV2nmVg 在恒流源情况下 噪声和输入的位置无关。噪声类型MOS的栅极寄生电阻噪声:分布电阻
7、可以证明:GRR31122314omGnrgRkTV减少栅电阻的方法:折叠、二边加孔。噪声类型 闪烁噪声(1/f 噪声):产生的原因:栅氧化和硅界面有悬挂键(Si 一侧)能级 载流子的随机俘获和释放 在漏电流中产生“闪烁”噪声。用一个和栅极串联的电压源模拟fWLCKVoxn12 和频率成反比。和W、L成反比。K是一个和工艺有关的常数。2nVWL2nVfFV22510噪声类型闪烁噪声的转角频率:对一个MOS器件,热噪声和闪烁噪声哪一个是更重要的?可以用闪烁噪声的频率表示。在低频时,1/f 噪声是主要的。在高频时,热噪声是主要的。转折频率点:mmCoxngkTgfWLCKI4122WLgCKkTk
8、TgWLCKfmoxmoxC834对于短沟道器件,MHzkHzfC1500电路的噪声考虑量化一个电路的噪声影响:测量电路的输出噪声方法:将输入置为零,计算电路中各种噪声源在输出 产生的总噪声。输出噪声是实际的噪声,可采 用仿真和实验的测量方法。例:共源级的总输出噪声mmCoxmmfnngkTgfWLCKgkTgVI32413242221,21222/4324DDmoxmnRRkTgWLfCKgkTV 电路的输入参考噪声 输出噪声和电路的增益有关,无法对不同电路的噪声性能进行合理的比较。将输出噪声等效到输入端,用一个输入参考噪声电压进行比较。输入参考噪声电压是一个虚拟量,不能测量到。电路的噪声例
9、:共源级+理想放大器M1 和 RD 产生的输出噪声为2122/4324ARRkTgWLfCKgkTDDmoxm2121,2,AVVoutnoutn但是,输入信号也放大了A1倍,SNR不变。电路的噪声输入参考电压可表示在一定SNR条件下,输入信号有多小。表示输入信号被噪声损坏的程度。例:共源级的输入参考噪声22,2,/AVVoutninnDmoxmmDmoxminnRgkTWLfCKgkTgRkTgWLfCKgkTV2222,143241/4324AVVinnoutn,电路的噪声可以证明:同时用 和 表示任何线性端口电路的噪声是充分和必要的。2,innV2,innI若输入阻抗很小,信号源的阻抗很
展开阅读全文