放大器的频率特性和噪声.ppt

学习汇报 2016 10 10 汇报内容 放大器的频率特性密勒效应极点与结点的关联共源 源跟随器 共栅等结构的频率特性噪声噪声的统计特性及种类电路中噪声的表示 密勒效应反相放大电路中 输入与输出之间的分布电容或寄生电容由于放大器的放大作用 其等效到输入端的电容值会扩大1 A倍 其中A是放大器放大倍数密勒定理 电压增益 输入阻抗 这个结果和共栅级小信号分析中计算的输入阻抗相同 密勒定理的注意事项 阻抗不能在输入输出之间唯一的信号通路不能同时用来计算传递函数和输出阻抗用密勒定理估算极点时忽略了零点的存在电压增益A会随频率变化而变化 通常用低频增益值简化计算 会对频率分析产生一定的误差 极点与结点的并联 计算简单直观 有误差 没反映出零点 每个节点对应一个极点 节点之间有相互作用就不再是每个节点贡献一个极点把总的等效电容和总的等效电阻相乘就可以得到时间常数 继而得到一个极点的频率 共源级 小信号模型对分母进行分析 比较两者计算出的极点值 我们发现密勒定理推导出的极点还是比较精确的零点的另一个求法 在s 零点时 令输出电压为零 即输出在此时对地短路 源跟随器 电平移位器和缓冲器 由上图我们发现随着频率升高 输出阻抗也增大 该阻抗包含电感元件 如果一个源跟随器被大电阻驱动 那么该源跟随器的输出阻抗基本表现出电感的行为 共栅级当忽略沟道调制效应时 可以通过极点节点关联法当不能忽略时 采用等效电路法 传输函数 该电路无电容的密勒乘积项 可达到高带宽输入阻抗 当频率增大时 趋近于0 于是就约为此时 输入极点也就可以定义为输入极点相对较大 因此具有高速特性 共源共栅此种结构输入 输出阻抗较大高增益 密勒效应小三个极点的相对数值取决于实际的设计参数 但是一般选取x节点极点离原点最远 更稳定 噪声的统计特性 噪声是个随机过程 其值是不可预测的 但是在很多情况中 它的平均功率是可以预测的平均功率 基本电路理论定义 为了简化计算 噪声谱PSD 某频率值处附近1Hz带宽内噪声所具有的平均功率 定理 如果的一个信号加在一个传输函数的线性时不变系统上 则输出谱 相关噪声源和非相关噪声源 噪声类型 热噪声电阻热噪声 导体中载流子的随机运动 引起导体两端电压波动 谱密度 热噪声与温度的关系意味着模拟电路在低温时可以减小噪声 MOS晶体管 对于工作在饱和区的长沟道MOS器件的沟道噪声可以用一个连接在漏源两端的电流源来模拟注意 不是体效应系数 长沟道MOS管的 2 3 对于单个MOS管能产生的最大热噪声电压 由上式可知 当gm不影响其他关键指标时 应尽量小 对于MOS管欧姆区的热噪声一般不考虑 闪烁噪声载流子在栅和衬底界面处的俘获和释放 导致漏源电流有噪声噪声功率与MOS管的工艺有关 减小闪烁噪声主要通过增大器件面积 电路中的噪声表示输出参考噪声电压 表示法不足 输出参考噪声与电路增益有关 无法比较不同电路的噪声性能 输入参考噪声电压 在输入端用一个信号源来代表电路中所有噪声源的影响 输入参考噪声电压等于输出噪声电压除以增益输入参考噪声反映了输入信号被噪声 侵害 的程度 能用于不同电路的噪声指标的比较 如果仅仅用一个与输入串联的电压源来表示输入参考噪声是不够的 所以我们用一个串联电压源和一个并联电流源一起模拟输入参考噪声如何计算电压和电流呢 可以考虑信号源阻抗的两种极限情况 零和无穷 如果信号源阻抗为