课件-模拟集成cmos

噪热噪闪烁噪源跟共源共差动放

T2v2TR TR2

TTT

2T

测量时间很长，T。X(t

lim1

x2

单位是V2，只和信号有TT TT 电压

假定一个结点的信号Vs，具有功耗V2s(rms)和噪声功耗V信噪比定义

SNR

signalpower10logV2s(rms)

20logVs(rms)10lognoisepower

V

n(rms)

n(rms)当信号和噪声的 dB单位表示两个功耗的，dBm是一种表示方定义：所有的功率值以1mw

既然噪声是一种信功率谱计S(f)：f附近1Hz带宽内信S(f)的区间为[-∞，∞]因为x(t是实数，可以证明Sx(f)是fx[0，∞]的Sx(f)*2 nnnnV2fnn

V2

V2f

噪声谱的另一种表示为Vnf，单位是V Sy(f Sx(f) 2nn

V2

V2B V2f

0

x1tx2 T2xtxT TT

21T21T22T2

T

2x1tx2TTT

2T

PavPav1SVf

fV2/特点：TSVf

QV2QVIn I

n平均功率不变In

RRSf HfR

1 fSfHf

142R2C2f

4kTR142R2C2f20C

V2V

4kTR4kT

//R2I2I2I

4kT11

R2V I R//R24kTR//R I2 例：MOS管的噪声电V2I2r

4kT2gr n

m3 3gm

V2

n噪声和输入的位置无nR1 V24kT1Rgr G m 闪烁噪声（1/f噪声产生的原因：栅氧化和硅界面有悬挂键（Si一侧在漏电流中产生“闪烁”nV2n

CoxWL

fV2nn和W、L成反比。WLV2nn1025V2对一个MOS器件，热噪声和闪烁噪m在低频时，1/f噪声是主要的。mnI2n

1mCoxWLfCm

2fC

CoxWL

8kTCoxfC~500kHzI V g24kT2 n,1 1

mm24kT2 mCoxWLfC

mV24kT2

g2 m

C

4kT/RD 输出噪声和电路的增益有关，无法对不路的噪M1和RDV2V

V

g

4kT

gm

C

m4kT/RD

但是，输入信号也放大了A1倍，SNR不变VVQVn,outVn,in V / g 4kT

gm

C

m4kT/RDg 2K 2K4kT

C

g2 m

VV

和I VsCV /sLVV

VG

1/

gn,in1/1/ 2

V

g2R2 1/ 例

C

Cins

n,M

gm

n,M

gm

1/

ZS/ Vn,inZSIn,inn,

n,in1/

n,in1/

1sCVn,M1

1DgmD

V2V

gR gR2 1

D I I g I I gV2V

4kT

C

g2 m

V , 若M1

QI2

1g

4kT2 mCoxWLfCm

m显然，M1作为恒流源和电压放大应用时的设计要求是不同MOSro1 V I2I2 4kT2 2

m2 oV

V n,out4kT

m2

m2 g

m1显然，M1是放大管，gm1 ，M2是恒流管，gm2

r// V 4kT

m2

1r// 2

o

3Vn,out3

Vn,outdf0

V n,out 2

o 22SNR

22

3Cg2r//

o 负载CL↑，SNR↑，带宽 gm1gm2

1

4kT 4kT RD m DQAVgmgmbV

2R2V

4kT

1R2

R3gm DR 1

4kT

gmgmb m D令M1的源极开路，则，M1源极的电流和为零。M1的热噪声在输出不产生噪声。即：In1ID10I

V RRD

I R2V

I

DRRM2输入开路时，I2 Vn M2的噪声电流直接加到输出 I2V m n mQ 2IIconstan V m

M3的影响gm31/f输入接地M2没有影响，类似共源级的噪V V

2

r// 12Cox12

o o 2

f

2

2

V 4kT

g2 m M2m10ID2In

V V

gm2

时R很大，AV n 1gm2V Rs

Cxs

增益增加，Vn2VVVVM MM2I 4kT2 n m2 I2 IM n

n2 等效到M1的栅极

AV

mb1

222

gm2VV

Vn

AV

3 gm1 I2I

I2I22I n2

2 14kT3

gm2

2

DV I

gR2R3 3V

D VQV

gm

n,out

g2 D差动放大器：1/fVV n,out

g2 CWL D MOSMOSV 4kT

2gm3

2KN 1 WL

m12KP 1 WLfg V 4kT

m1 2KN 1

2KP 1 WL g M7、M8是电流源M7、M8的噪声V R2

m7

V2V

M

2gm733m1折叠结构比套筒式多了一项M7,8的噪声V VV2V

3 m7V2V M V

g2r// 2g2

kTgm7gm5V 24kT

2

gm1gm3

3g2g

r//

M1M

3 g

22

16

V2