模擬集成電路設(shè)計

噪聲

噪聲的統(tǒng)計特性噪聲類型熱噪聲閃爍噪聲電路中的噪聲單級放大器中的噪聲

共源級源跟隨器共柵級共源共柵級差動放大器的頻率特性噪聲的統(tǒng)計特性噪聲的影響信號是非理想的，包含信息本身和另一些成分例如：由非對稱電路引入的共模→差模，噪聲。當(dāng)信號幅度下降時，噪聲本身沒有下降，則信噪比下降噪聲問題常和功耗、速度、線性度等參數(shù)相互制約。什么是噪聲？

噪聲是一個隨機過程，噪聲的值在任何時候都不可能被預(yù)測。噪聲的統(tǒng)計模型

在很多情況下，噪聲的平均功率可以被預(yù)測，電路中的大多數(shù)噪聲顯示出固定的平均功耗。噪聲的統(tǒng)計特性噪聲平均功耗對一個周期性的電壓，在一個負載電阻R上消耗的平均功耗：則，隨機信號的平均功耗定義為：測量時間很長，。X(t)是電壓值。定義：單位是V2，只和信號有關(guān)均方根電壓（rms）單位是V。噪聲的統(tǒng)計特性信噪比（SNR）假定一個結(jié)點的信號Vs，具有功耗和噪聲功耗信噪比定義為：當(dāng)信號和噪聲的均方根電壓值相等時，SNR=0dBm表示dB單位表示兩個功耗的相對的比值。同時，知道絕對值是有意義的，dBm是一種表示方法。定義：所有的功率值以1mw作為參考標(biāo)準(zhǔn)。例：信號噪聲的統(tǒng)計特性功率譜—頻域表示既然噪聲是一種信號，則它隨頻率的改變而變化，具有自己的噪聲譜。功率譜計算S(f)：f附近1Hz帶寬內(nèi)信號具有的平均功率。

S(f)的區(qū)間為[-∞，+∞]，雙邊噪聲譜。噪聲的統(tǒng)計特性單邊功率譜因為x(t)是實數(shù)，可以證明Sx(f)是fx的偶函數(shù)。將雙邊譜折疊，[0，+∞]的Sx(f)*2單邊譜。例，白噪聲，在所有頻率下具有相同的值。噪聲的統(tǒng)計特性噪聲譜和均方根功率的關(guān)系為噪聲譜，單位是V2/Hz。噪聲譜的另一種表示為，單位是。噪聲傳輸定理：若把噪聲譜為Sx(f)的信號加到傳輸函數(shù)為H(s)的線性時不變系統(tǒng)上。則輸出譜是:噪聲的統(tǒng)計特性噪聲帶寬

如果一個理想的濾波器（brick-wallfilter）和一個電路輸出的噪聲譜的相同，則這個濾波器的帶寬就是噪聲帶寬。例：一個單極點系統(tǒng)的噪聲帶寬等于該極點對應(yīng)頻率的π/2倍。即：噪聲的統(tǒng)計特性相關(guān)和非相關(guān)噪聲源有二個噪聲源：第三項表示二個噪聲源之間的相關(guān)性，若二者非相關(guān)，則：在大多數(shù)情況下，噪聲源是非相關(guān)的，可以使用疊加原理。噪聲類型電路噪聲可分成器件噪聲和環(huán)境噪聲。環(huán)境噪聲包含電源或地線、襯底等的隨機干擾。只考慮器件的噪聲。熱噪聲電阻噪聲：導(dǎo)體中的電子的隨機運動引起的，和溫度成正比單位是特點：；是白噪聲；噪聲是隨機量，極性并不重要，但在電路分析中應(yīng)保持不變。平均功率不變噪聲類型例：RC電路的噪聲輸出總功率：結(jié)論：噪聲和R無關(guān)，和C成反比。噪聲類型例：電阻并聯(lián)。直觀地，二個電阻等效為一個電阻，即：一個噪聲源。是二個非相關(guān)的噪聲源，采用電流源模擬更方便。噪聲類型MOS晶體管噪聲：溝道噪聲：用電流源模擬。其中系數(shù)γ和體效應(yīng)無關(guān)。對長溝道，γ=2/3。短溝道的γ增加。例：MOS管的噪聲電壓使輸入為零。

在恒流源情況下噪聲和輸入的位置無關(guān)。噪聲類型MOS的柵極寄生電阻噪聲：分布電阻可以證明：減少柵電阻的方法：折疊、二邊加孔。噪聲類型閃爍噪聲（1/f噪聲）：產(chǎn)生的原因：柵氧化和硅界面有懸掛鍵（Si一側(cè)）

能級載流子的隨機俘獲和釋放在漏電流中產(chǎn)生“閃爍”噪聲。用一個和柵極串聯(lián)的電壓源模擬和頻率成反比。和W、L成反比。K是一個和工藝有關(guān)的常數(shù)。噪聲類型