模拟集成电路噪声.pptVIP

第1页，共36页，星期日，2025年，2月5日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。第2页，共36页，星期日，2025年，2月5日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：则，随机信号的平均功耗定义为：测量时间很长，。X(t)是电压值。定义：单位是V2，只和信号有关均方根电压（rms）单位是V。第3页，共36页，星期日，2025年，2月5日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：当信号和噪声的均方根电压值相等时，SNR=0dBm表示dB单位表示两个功耗的相对的比值。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：信号第4页，共36页，星期日，2025年，2月5日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。第5页，共36页，星期日，2025年，2月5日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。第6页，共36页，星期日，2025年，2月5日噪声的统计特性噪声谱和均方根功率的关系为噪声谱，单位是V2/Hz。噪声谱的另一种表示为，单位是。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:第7页，共36页，星期日，2025年，2月5日噪声的统计特性噪声带宽如果一个理想的滤波器（brick-wallfilter）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。例：一个单极点系统的噪声带宽等于该极点对应频率的π/2倍。即：第8页，共36页，星期日，2025年，2月5日噪声的统计特性相关和非相关噪声源有二个噪声源：第三项表示二个噪声源之间的相关性，若二者非相关，则：在大多数情况下，噪声源是非相关的，可以使用叠加原理。第9页，共36页，星期日，2025年，2月5日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，和温度成正比单位是特点：；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。平均功率不变第10页，共36页，星期日，2025年，2月5日噪声类型例：RC电路的噪声输出总功率：结论：噪声和R无关，和C成反比。第11页，共36页，星期日，2025年，2月5日噪声类型例：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。第12页，共36页，星期日，2025年，2月5日噪声类型MOS晶体管噪声：沟道噪声：用电流源模拟。其中系数γ和体效应无关。对长沟道，γ=2/3。短沟道的γ增加。例：MOS管的噪声电压使输入为零。在恒流源情况下噪声和输入的位置无关。第13页，共36页，星期日，2025年，2月5日噪声类型MOS的栅极寄生电阻噪声：分布电阻可以证明：减少栅电阻的方法：折叠、二边加孔。第14页，共36页，星期日，2025年，2月5日噪声类型闪烁噪声（1