放大器的频率特性和噪声

1、学习汇报 2016.10.10 1讲解：XX2021/3/10 汇报内容： 1. 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 2. 噪声 噪声的统计特性及种类 电路中噪声的表示 2讲解：XX2021/3/10 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 3讲解：XX2021/3/10 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。 4讲解：XX2021/3/10 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

2、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 5讲解：XX2021/3/10 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 6讲解：XX2021/3/10 I. 共源级 7讲解：XX2021/3/10 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

3、s=零点时，令输出电压为零， 即输出在此时对地短路 8讲解：XX2021/3/10 II.源跟随器-（电平移位器和缓冲器） 9讲解：XX2021/3/10 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。 10讲解：XX2021/3/10 III.共栅级 1. 当忽略沟道调制效应时，可以通过极点节点关联法 2. 当不能忽略时，采用等效电路法 11讲解：XX2021/3/10 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

4、以定义为 输入极点相对较大，因此具有高速特性 12讲解：XX2021/3/10 IV.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。 13讲解：XX2021/3/10 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： 14讲解：XX2021/3/10 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

5、关噪声源 15讲解：XX2021/3/10 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 16讲解：XX2021/3/10 17讲解：XX2021/3/10 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 18讲解：XX2021/3/10 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 19讲解：XX2021/3/10 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 20讲解：XX2021/3/10 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 21讲解：XX2021/3/10 如果信号源阻抗为零，那么电流源流过电压源对输 出没有影响，这种情况下测出的输出噪声仅由电压 源产