運(yùn)算放大器電路固有噪聲的分析與測(cè)量之放大器的內(nèi)部噪聲

圖 7.16 基本 FET 噪聲關(guān)系

圖 7.17 強(qiáng)反相 FET

　　圖 7.18 給出了將一個(gè)熱噪聲方程式用于弱反相 FET 的 PTAT 和 Zero-TC 偏置的操作。弱反相是指 FET 偏置區(qū)。弱反相的計(jì)算結(jié)果為熱噪聲與 Id 的平方根成反比。熱噪聲與溫度成正比還是與溫度的平方根成正比取決于偏置類型。因此，弱反相 FET 放大器和電流及溫度的關(guān)系與雙極偏置放大器和電流及溫度的關(guān)系相似。

圖 7.18 弱反相 FET

　　圖 7.19為處理過的閃爍噪聲方程式，該方程式用于強(qiáng)反相 FET 的 PTAT 和 Zero-TC 偏置。請(qǐng)注意，方程式中的“a”為介于 0.5 和 2 之間的一個(gè)常數(shù)。因此，閃爍噪聲可能和 Id 成正比，或者和 Id 的冪成反比，這取決于“a”的值。對(duì)于一款 Zero-TC 偏置方案來說，閃爍噪聲的值并不取決于溫度。對(duì)于一款 PTAT 偏置方案來說，閃爍噪聲和溫度的平方根成正比。

圖 7.19 強(qiáng)反相 FET 閃爍噪聲

　　圖 7.20 顯示了用于計(jì)算一個(gè)弱反相 FET 的 PTAT 和 Zero-TC 偏置的閃爍噪聲方程式。請(qǐng)注意，“a”是一個(gè)介于 0.5 至 2 之間的常數(shù)。因此，在所有情況下，閃爍噪聲都與 Id 的冪成反比。就一個(gè) Zero-TC 偏置而言，閃爍噪聲將會(huì)與絕對(duì)溫度成正比；就一個(gè) PTAT 偏置而言，溫度關(guān)系則取決于 a 的值。

圖 7.20 弱反相 FET 閃爍噪聲

　　總結(jié)與概述

　　本文中，我們討論了一些有助于我們對(duì)最壞情況下的噪聲和與溫度相關(guān)的噪聲進(jìn)行估算的經(jīng)驗(yàn)法則。這此經(jīng)驗(yàn)法則還可以幫助那些電路板和系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)人員獲得折衷設(shè)計(jì)的方法，而這些方法正是集成電路設(shè)計(jì)人員在低噪設(shè)計(jì)中所采用的。同時(shí)，還給出了這些經(jīng)驗(yàn)法則背后的詳細(xì)數(shù)學(xué)計(jì)算方法。第 8 部分將主要對(duì) 1/f 噪聲及“爆米花”噪聲進(jìn)行更深入的探討。

　　感謝

　　特別感謝 TI 的技術(shù)人員，感謝他們?cè)诩夹g(shù)方面所提供的真知灼見。這些技術(shù)人員包括：

• 高級(jí)模擬 IC 設(shè)計(jì)經(jīng)理 Rod Bert
• 線性產(chǎn)品經(jīng)理 Bruce Trump
• 應(yīng)用工程經(jīng)理 Tim Green
• 高速產(chǎn)品市場(chǎng)開發(fā)經(jīng)理 Michael Steffes

　　參考書目

　《模擬集成電路的分析與設(shè)計(jì)》，作者：Paul R. Gray 與 Robert G. Meyer，第三版，由 Hamilton Printing Company 出版。