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2.1.2 本文研究的器件噪声类型
在射频集成电路的设计中使用到的电子器件有电阻、电感、电容、晶体管等。在本论文研究的范围内主要是考虑电阻的热噪声和MOS管的漏端沟道噪声和栅极耦合噪声。
热噪声：
图2 电阻的热噪声及其等效电路
热噪声是由于导体之中电荷载流子没有规律的热运动而产生的一种噪声，并且无法避免。计算有噪电阻在频带宽度为B的线性网络内的噪声时，能够看做阻值为R的无噪电阻与有噪电流源并联，或阻值为R的无噪电阻与有噪电压源串联，如图2所示。根据Nyquist的定义，噪声均方电压或电流的表达式为[2]：
式中k为波尔兹曼常数， ，T为绝对温度，室温下为290K，B为带宽。当负载与信号源内阻匹配时，负载能够得到噪声的最大输出功率。若把电阻R的热噪声作为噪声源，则当此噪声源的负载与它匹配时，它所能输出的最大噪声功率，或者它的额定功率为：
(5)
由式(5)可知，它与电阻本身的大小无关，仅与温度和系统带宽有关。在集成电路的设计中，各种元器件不可避免的都存在一定的阻抗，因此热噪声是最为普遍存在的一种噪声。
MOS噪声模型：
图3 MOS管的简化噪声模型
虽然热噪声的产生源只因沟道电阻存在，但其分布特性和与栅电容的耦合，使得用少数几个集总元件在MOS模型中表征噪声特性不那么容易。这里有两个模型：一是在漏级和源级之间接一个电流源，记为 （下标d指漏极）；二是在栅级和源级之间接电流源，记为 。等效电路图如图3所示。漏级噪声电流的值为：
(6)
其中， 是当 的时候共源输出的电导，γ为工艺参数，长沟道器件γ≈2/3，对于短沟器件γ在2~3之间。栅噪声电流的均方值为：
(7)
(8)
式中δ为栅噪声系数，约为4/3。由式(7)、(8)可以知道，栅噪声电流与晶体管的栅源电容和工作频率都是二次方成正比关系。栅噪声电流是通过栅源电容Cgs产生的一种非准静态效应引入得栅噪声，所以式(7)与式(6)具有一定的相关性，通常用相关系数“c”来表示。
在有关MOS噪声的讨论中，只需考虑沟道热噪声和栅漏之间的耦合噪声。在研究MOS管的噪声时，可以忽略其它噪声的影响。图4为考虑栅阻噪声和衬底噪声的MOS管噪声模型[3]。
图4 考虑栅热噪声和衬底噪声的MOS噪声模型
2.1.3 两端口网络噪声理论
二端口网络由一个导纳为 及等效的并联噪声电流源 构成的噪声源驱动。见图5所示。
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