前七章讲义 第七章噪声

北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#1,第七章噪声,授课教师：鲁文高Email:wglu2007年4月28日,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#2,本讲内容,噪声的统计特性噪声的类型热噪声、1/f噪声电路的噪声表示单级放大器的噪声共源、共栅、源跟随、共源共栅差分放大器的噪声噪声带宽,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#3,噪声的特性,信号：时域值可预测！,噪声：时域值不可预测！,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#4,噪声功率,简化后，噪声功率Pav的量纲为V2,噪声平均值为0，但功率不为0,为简化表示，通常表示为,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#5,平均功率,电路中大多数噪声源有固定的平均功率,平均功率的定义：,若x(t)为电压，则Pav为V2,均方根（rootmeansquare）,平均功率只反映了噪声的功率特性（幅值），没反映频率特性,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#6,噪声谱,功率谱密度Sx(f)：f附近1Hz带宽内x(t)具有的平均功率,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#7,噪声的整形（1）,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#8,噪声的整形（2）,电话系统带宽为4KHz，声音信号的高频部分被滤除使用单边噪声谱！,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#9,“双边”谱和“单边”谱（1）,若X(t)是实数，则SX(f)为f的偶函数（“双边”谱）f1，f2频率范围内x(t)总功率Pf1,f2以后一般使用单边谱分析,“双边”谱,“单边”谱,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#10,“双边”谱和“单边”谱（2）,我们通常使用单边谱,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#11,概率密度函数PDF：Probabilitydensityfunction噪声瞬时值不可预测但通常可预测每个值出现的概率：高斯分布,幅值分布,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#12,噪声源的相关性（1）,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#13,噪声源的相关性（2）,结论：非相关的噪声源，其功率可以直接叠加,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#14,噪声源的相关性（3）,非相关：x1(t)、x2(t)、x3(t)无相关性相关：x1(t)、x2(t)、x3(t)具有相关性此处的相关：增加噪声相关双采样：减小噪声,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#15,本讲内容,噪声的统计特性噪声的类型热噪声、1/f噪声电路的噪声表示单级放大器的噪声共源、共栅、源跟随、共源共栅差分放大器的噪声噪声带宽,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#16,电阻热噪声,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#17,RC电路的总噪声功率,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#18,MOSFET的热噪声,长沟道器件的典型值为2/3,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#19,MOSFET欧姆区的噪声源,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#20,MOSFET的闪烁噪声,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#21,闪烁噪声的转角频率,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#22,本讲内容,噪声的统计特性噪声的类型热噪声、1/f噪声电路的噪声表示单级放大器的噪声共源、共栅、源跟随、共源共栅差分放大器的噪声噪声带宽,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#23,电路中的噪声,Example7.7,M1的热噪声+M1的闪烁噪声+RD的热噪声,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#24,输入参考噪声,输入参考噪声适合比较不同电路的噪声性能,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#25,输入参考噪声,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#26,仅使用输入噪声电压描述噪声存在局限,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#27,输入参考噪声的计算,输入开路，计算输入参考噪声电流,输入短路，计算输入参考噪声电压,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#28,噪声的等效变换,漏源噪声可变换成和栅串联的电压,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#29,本讲内容,噪声的统计特性噪声的类型热噪声、1/f噪声电路的噪声表示单级放大器的噪声共源、共栅、源跟随、共源共栅差分放大器的噪声噪声带宽,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#30,共源级电路（1）,RD越大，噪声越小,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#31,共源级电路（2）,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#32,共源级电路（3）,CL越大，SNR越大,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#33,共源级电路（4）,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#34,共栅电路（1）,输入开路，计算输入参考噪声电流,输入短路，计算输入参考噪声电压,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#35,共栅电路（2）,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#36,共栅电路（3）,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#37,共栅电路的偏置（1）,希望gm2尽量小,但这意味电压摆幅降低,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#38,共栅电路的偏置（2）,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#39,共栅管的1/f噪声（1）,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#40,共栅管的1/f噪声（2）,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#41,源跟随器,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#42,共源共栅级,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#43,本讲内容,噪声的统计特性噪声的类型热噪声、1/f噪声电路的噪声表示单级放大器的噪声共源、共栅、源跟随、共源共栅差分放大器的噪声噪声带宽,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#44,差分对（1）,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#45,差分对（2）,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#46,差分对（3）,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#47,差分对（4）,北大微电子：模拟集成电路原理,NoiseCh.8#48,本讲内容,噪声的统计特性噪