CMOS环形振荡器的噪声分析
CMOS电路噪声与抑制
CMOS电路噪声与抑制噪声是电路中常见的问题，对于CMOS电路而言也是如此。
在设计和使用CMOS电路时，我们需要了解噪声的来源以及如何有效地抑制噪声，以确保电路的性能和可靠性。
本文将探讨CMOS电路噪声的产生机制以及几种常见的噪声抑制技术。
一、噪声的来源CMOS电路中的噪声主要来自以下几个方面：1. 热噪声：热噪声是由元件的热激活引起的。
根据维纳-霍奇金关系，热噪声与电阻、温度以及带宽相关。
在CMOS电路中，主要由电阻和晶体管的热噪声引起。
2. 动态噪声：动态噪声源于电荷的随机变动。
例如，由于电流和电压的变化引起的电感和电容的噪声。
此外，开关瞬态和充放电过程中的不确定性也会导致动态噪声。
3. 互调失真噪声：互调失真噪声是由非线性元件引起的。
在高频应用中，由于非线性元件的存在，信号会在频谱上产生互调失真。
二、噪声抑制技术为了有效地抑制CMOS电路中的噪声，工程师们开发了多种噪声抑制技术。
以下是几种常见的技术：1. 降噪滤波器：降噪滤波器通过滤除噪声信号的特定频率成分来减少噪声的影响。
常见的降噪滤波器包括带通滤波器和带阻滤波器。
通过适当选择滤波器的参数，可以实现对特定频率的噪声的抑制。
2. 增加信噪比：信噪比是衡量信号质量的重要指标。
通过增加信号的强度或减少噪声的幅度，可以提高信噪比。
在CMOS电路设计中，可以采取一系列措施来增加信号强度，例如增大电流和电压，优化电路布局，减少电阻和电容等。
3. 降低功耗：功耗是产生噪声的重要因素之一。
高功耗会产生较高的温度，从而增加热噪声。
因此，在CMOS电路设计中要尽量降低功耗。
常见的功耗优化技术包括使用低功耗电源电压，采用节能的电路结构和算法等。
4. 场效应管噪声抑制技术：由于CMOS电路中晶体管的噪声是主要的噪声源之一，因此采用一些场效应管噪声抑制技术可以有效地降低噪声。
例如，在放大器电路中，可以采用共源极电路来抑制晶体管的噪声。
5. 模拟/数字混合抑制：在模拟/数字混合电路中，模拟和数字信号之间的转换也可能引入噪声。
环形压控振荡器的噪声分析
１ 相位噪声和时 间抖动的基本理 论
１ １ 相 位噪 声的 基本概 念 ．
严厉 的噪声要求． 环形振荡器由于其具有易于集成 ， 可调范围大等优点很有希望广泛的应用在各种无线 产 品 中． 但是 由于 具 有 较 低 的 Ｑ 值 ， 形 振 荡 器 的 环
锁相环广泛地应用在各种通信 系统 中， 是频率 合成器和时钟恢复 电路 的重要组成部分． 压控振荡
器 作 为锁 相环 的关 键 部 分 ， 很 大 程度 上 决 定 了锁 在
例． 第三部分将计算结果和仿真结果进行了比较． 第 四部分在此基础上进行了讨论．
相环的性 能． 相位噪声是衡量振荡器性能 的重要指
ｐ ｏ ｏ ｅ ｄ ｌａｅ ｉ ｇ ｅ ｍ ｅ ｔｗｉｈ ｔ ｏ ｅ ｆｏ ｓｍｕ ａｉｎ ｒ ｐ ｓ ｄ ｍｏ ｅ ｒ ａ ｒ ｅ ｎ ｔ ｈ ｓ ｒ ｍ ｉ ｌｔ ． ｎ ｏ
Ｋｅ ｏｄ ：ｉｇＶＣ ｙｗ ｒｓ ｒ Ｏ；ｐ ａｅｎ ｉ ；ｌ ｅｒｍｏ ｅ，ｔ ｎ ｔ ｒ Ｌ ｄ ｌｙｃｌ ｎ ｈ ｓ ｏｓ ｉ ａ ｄ ｌ ｉ ｇｊ ｔ ；Ｐ Ｌ，ｅａ ｅｌ ｅ ｎ ｍｉ ｉ ｅ
定义将 Ｌ ｅｏ 针对 Ｌ ｅｓ ｎ Ｃ振荡器 提出的相位噪声模 型应用到环形振荡器上对其进 行噪声分 析． 中以一个 ２ＧＨｚ 形振荡器 文 环
为例， 采用 Ｔ Ｍ ．５ ｍ Ｃ Ｓ Ｓ Ｃ０２ ＭＯ 工艺参数 ， Ｃ ｄｎｅ ｓｅ ｒ仿真器进行仿真． Ｆ 用 ａｅｃ 的 ｐｃ ｅ ｔ 电源电压 为 ２５Ｖ 偏离 中心频率 １ ． ， ＭＨｚ
处 的相位噪声为 －８ ． Ｂ ／ ． 真的结果 与噪声模 型所的结果基本吻合． ６ ６ｄ ｃ Ｈｚ仿
CMOS图像传感器噪声综述
CMOS图像传感器及噪声研究综述宗宗摘要目前，图像传感器市场主要有CMOS图像传感器和CCD图像传感器。
CCD图像传感器由于其较高的填充因子FF(Fill Factor)和较低的固定模式躁声FPN(Fix Pattern Noise)已经得到广泛的应用，但因其存在着多电压，高功耗，低速度，难与CMOS集成等缺点，限制了它的应用，特别是在要求低电压低功耗的移动设备中应用。
CMOS图像传感器上世纪60年代就已经出现，但因工艺和技术原因，存在严重的噪声问题，性能不够完善严重影响图像质量还被废弃。
但自20世纪90年代以来进人世纪年代,由于对小型化、低功耗和低成本成像系统消费需要的增加, 芯片制造技术和信号处理技术的发展,为新一代低噪声、优质图像和高彩色还原度的CMOS传感器的开发铺平了道路, CMOS传感器的性能因此大大提高, CMOS图像传感器成为固体图像传感器的研究开发热点。
但在光线较暗条件下，CMOS图像传感器的噪声问题比较突出，这与器件和工艺本身关系较大。
对于CMOS图像传感器噪声的研究有助于解决其不足，以保证其优势可以发挥，无论是对噪声的抑制，还是对器件工艺改进的引导都有较大意义。
图像传感器市场比较大，对于兴起的CMOS图像传感器研发也是具有实际意义的。
本综述首先对目前CMOS图像传感器所用的技术和原理进行了研究介绍，然后分别从CMOS本身晶体管和光电二极管噪声研究和当前技术结构所拥有的噪声进行了研究介绍，最后自己分析了减小噪声的大致方向。
一CMOS图像传感器主流结构CMOS图像传感器的概念最早出现在20世纪60年代，但当时由于大规模集成电路工艺的限制未能进行研究。
普遍意义上的CMOS图像传感器的研究是从80年代早期开始，而从实验室走向产品化则是在90年代早期。
CMOS图像传感器的研发大致经历了3个阶段：CMOS无源像素传感器(CMOS—PPS。
Passive Pixel Sensor)阶段、CMOS有源像素传感器(CMOS—APS，Active Pixel Sensor)阶段和CMOS数字像素传感器(CMOS—DPS，Digital Pixel Sensor)阶段。
振荡器的干扰和相位噪声讲解
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1 振荡器的干扰(gānrǎo)
振荡器的工作状态会受到外部干扰、负载变 化(biànhuà)和电源变化(biànhuà)的影响而 偏离正常工作状 态。当外部干扰信号注人振 荡器的信号通路中时，如果干扰信号频率接 近载波频率，且干 扰信号幅度与载波幅度可 以比拟，这时载波频率会向干扰信号频率方 向偏移，并随着干扰 信号幅度的增大更接近 干扰信号频率•直至锁定在干扰信号频率上， 这种现象称为“注入 锁定"或“注入牵引"如 图 10-22
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对收发机来说，有多种干扰源会导致“注入牵引”， 如发射机的功率放大器输出会耦合 到本振。又如接 收机的接收信号中伴随着很大的千扰信号，当干扰 频率接近本振频率且 耦合到混频器的本振口时，本 振频率可能被牵引至干扰频率上。因此vco输出端应 有 一个高反向隔离的缓冲级。
若vco频率与负载阻抗有关，负载变化时会导致vco频 率发生变化，这种现象称 为“负载牵引.为了避免负 载牵引vco输出端应有一个输出缓冲级。
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其中W0为LC谐振电路谐振频率(pínlǜ)，为 开环传递函数的相位。振荡器开环传递函数 的幅 频和相频特性曲线如图10-25所示。在 相频特性曲线上w。处的相位斜率决定了振 荡器 相位的稳定性，这是因为产生振荡必须 满足360°的环路相位条件,
越大则偏离W0后的环路相移离振荡条件越 远。
射频振荡器通常对电源的变化比较敏感，当振荡器的 电源发生变化时，其振荡频率和 幅度都可能发生变 化，这种现象称为“电源推进”例如，在便携式收 发机中，功率放大器的开和关会造成几百毫伏的电 源电压波动，从而影响振荡器的正常工作。
cmos反相器多级噪声抑制原理
CMOS反相器多级噪声抑制原理一、概述CMOS反相器是数字电路中常见的基本元件，它由N型MOS和P型MOS场效应晶体管组成。
在数字系统中，CMOS反相器被广泛用于信号的放大、传输和逻辑运算等方面。
然而，由于环境中存在各种形式的噪声，噪声会对CMOS反相器的正常工作产生不利影响。
为了提高CMOS反相器的性能，多级噪声抑制原理被引入其中。
二、多级噪声抑制原理1. 噪声来源在CMOS反相器中，噪声主要来源于以下几个方面：- 热噪声：由于晶体管内部载流子的热运动引起的随机涨落现象导致的噪声；- 断电噪声：由于晶体管内部的空载电流引起的噪声；- 电源噪声：由于电源波动引起的噪声；- 输入信号噪声：来自输入信号的噪声。
2. 多级噪声抑制原理的基本思想多级噪声抑制原理的基本思想是通过多级放大器和滤波器的结合，降低噪声对CMOS反相器的影响，提高系统的信噪比。
在CMOS反相器中，通常采用分级放大器和信号处理器来完成多级噪声抑制。
3. 分级放大器的作用分级放大器主要用于信号的放大和噪声的抑制。
这是因为在放大器中，信号的增益和噪声的增益是不同的，可以通过适当设计放大器的结构和参数，使得信号得到增益，而噪声得到抑制。
4. 信号处理器的作用在CMOS反相器中，信号处理器主要用于对信号进行滤波和去噪，进一步提高系统的信噪比。
信号处理器可以采用数字滤波器、模拟滤波器等方式，根据具体的应用需求和系统性能要求进行选择和设计。
5. 多级噪声抑制原理的实现多级噪声抑制原理的实现需要综合考虑系统的性能指标、电路结构、工艺制程等多个方面的因素。
在设计中需要注意以下几点：- 合理选择放大器和滤波器的结构和参数，以实现信号的增益和噪声的抑制；- 优化电路的布局和布线，以降低电路的噪声敏感度和互相干扰；- 采用先进的工艺制程和技术，以提高电路的性能和可靠性。
6. 多级噪声抑制原理的优势多级噪声抑制原理的优势主要体现在以下几个方面：- 可以有效抑制噪声，提高系统的信噪比；- 可以提高系统的抗干扰能力，提高系统的稳定性和可靠性；- 可以适应不同的应用场景和性能要求，具有灵活性和可扩展性。
CMOS压控振荡器的相位噪声分析与优化技术研究
CMOS压控振荡器的相位噪声分析与优化技术研究CMOS压控振荡器的相位噪声分析与优化技术研究摘要：相位噪声是CMOS压控振荡器（Voltage Controlled Oscillator，简称VCO）设计过程中需要重点考虑的因素之一。
本文针对CMOS压控振荡器的相位噪声进行了深入的分析与研究，并提出了一些优化技术，旨在提高VCO的性能和稳定性。
一、引言CMOS VCO在现代通信和射频电路中具有广泛的应用。
然而，由于器件本身的非线性特性和环境干扰等因素，CMOS VCO常常面临相位噪声问题。
相位噪声会引起信号质量下降、频谱扩展等问题，因此必须进行深入的分析和研究。
二、相位噪声分析相位噪声主要由两个部分组成：1)本振频率偏移所产生的相位噪声，2)本振频率的起伏所产生的相位噪声。
其中，频率偏移是由于振荡器内部非线性特性和环境干扰等原因引起的，而频率起伏则是由于CMOS工艺中的电源噪声和电压不稳定性等因素导致的。
为了准确评估CMOS VCO的相位噪声性能，可以使用较为精确的方法，如相位噪声密度（phase noise density）和相位噪声功率谱密度（phase noise power spectral density）来描述。
通过对VCO的噪声源建模以及相位噪声功率谱密度的计算，可以分析噪声的来源和功率谱特性。
三、相位噪声优化技术研究1)降低振荡功耗。
振荡器功耗对相位噪声性能有很大影响，因此可以通过改进电源管理技术和优化电路结构来降低功耗，从而减小相位噪声。
2)优化电源噪声滤波器。
电源噪声是相位噪声的一个主要源头，通过设计合理的电源噪声滤波器可以减小电源噪声的传导和波及范围。
3)减小晶体振荡器（crystal oscillator）的载波噪声。
晶体振荡器作为VCO的参考频率源，其载波噪声也会对VCO的相位噪声性能产生影响。
因此，可以选择合适的晶体振荡器，或采用频率锁定环（PLL）等技术来减小载波噪声。
CMOS模拟集成电路设计_ch10运算放大器4——稳定性、噪声
相位裕度
通常认为PM=60、70度是合适的选择
相位裕度
以上是小信号的情况，如果阶跃信号很大，即使相位 裕度大于60度，仍然可能出现减幅震荡。因此我们需 要在时域中进行仿真来判断系统的稳定性
频率（相位）补偿
（因为一般而言零极点对相 位的影响要“快”于幅值） 因此要想办法让“极点分离”
频率（相位）补偿
电路主要有A、B、C三个结点，A的极点频率较高，B、C的极点频率较 低且通常具有同一数量级，为了使它们分离，我们加上密勒补偿电容。
共源共栅运放噪声
共源共栅器件的 噪声可以忽略
单边电路的2倍
共源共栅运放噪声
贡献噪声的晶体管 比筒套式有所增加
（仅列出热噪声）
多级运放噪声
二级晶体管的噪声要除 以两级增益所以较小
PX
GX处相位和180度的差值
是稳定性最差的情况，因此常常分析这个 最坏情况下的波特图
单极点系统
单极点系统是稳定的。
多极点系统
两极点系统是稳定的，但裕度可能不大。
多极点系统
三极点系统可能是不稳定的。
相位裕度
从前面的分析我们知道：要得到稳定的负反馈系统，相位裕度必 须大于零。那么是不是只要大于零就可以满足系统需要呢？
相位裕度
我们考虑相位裕度等于5度的情况，这时在增益交点 GX处相位等于-175度 于是，在GX处有：
相位裕度
频域上存在尖峰，这意味着尽管系 统稳定，但其的阶跃响应会出现减 幅振荡的情况
频域上有Peaking
时域上有Ringing
相位裕度
考虑相位裕度等于45度的情况：
瞬态振荡的幅度随裕度的增加而减小
运放设计练习实例
=3V
尺寸要和电流匹配
2.6GHz高速CMOS环形振荡器设计
2.6GHz高速CMOS环形振荡器设计肖乃稼;何晓雄;崔华锐【摘要】文章提出了一种偶数级环形振荡器的设计方案,中心频率为2.3 GHz,利用起振电路使其能够快速起振,当环形振荡器的控制电压为1.2～2.0V时,其线性调谐范围为1.9～2.6 GHz;电路设计采用TSMC 0.18μm 1P6M混合信号生产工艺;利用Cadence Spectre RF进行仿真.结果显示,在中心频率为2.3 GHz、偏移载波频率为10 MHz的情况下,环形振荡器的相位噪声为-112.9 dBc/Hz.该电路可用于高速锁相环的设计中.【期刊名称】《合肥工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(041)008【总页数】6页(P1059-1064)【关键词】压控振荡器;环形振荡器;相位噪声;偶数级;起振【作者】肖乃稼;何晓雄;崔华锐【作者单位】合肥工业大学电子科学与应用物理学院,安徽合肥 230009;合肥工业大学电子科学与应用物理学院,安徽合肥 230009;中国电子科技集团第二十四研究所,重庆 400000【正文语种】中文【中图分类】TN753.5随着集成电路设计和生产工艺的快速发展,集成电路已经进入系统级芯片(systemon chip,SoC)阶段。
锁相环(phase-locked loop)作为片上系统中的时钟源,广泛应用于各类SoC芯片中,其性能决定了整个系统性能的好坏。
而压控振荡器(voltage-controlled oscillator,VCO)是锁相环电路中工作频率最高的单元,也是最核心的单元,人们对如何获得高频、低相位噪声、快速启动时间、较小版图面积的压控振荡器进行了广泛的研究。
在集成电路中压控振荡器主要分为环形振荡器和LC振荡器2类。
LC振荡器需要在片上集成电感,因此会占用很大的芯片面积;而环形振荡器结构相对简单,易于用互补金属氧化物半导体(complementary metal-oxide-semiconductor,CMOS)工艺实现,有着较小的版图面积,因而得到了广泛的应用。
12管低相噪CMOS环形振荡器
Ａ １ ２ ＭＯＳ ｔ ｎ ｉ ｏｓＬ ｗ Ｐ ａ ｅＮ ｉ ＭＯＳ Ｖｏ ａ ｅ Ｃ ｎｒｌ ｄ Ｒ ｌ ｉｇＯｓ ｉ ｏ ｔ ｏｅ ｌ ａ
１ 前
言
大的情况下，ｃ振荡器较低的调谐范围会使其不能 Ｌ 工作在正确的输 出频率上。故近年来 ， 采用 Ｃ Ｏ ＭＳ 工艺设计稳定、 高性能的单片压控振荡器已经成为 研究热 点 。 目 ， 前 环形振荡器因其结构简单 、 调谐范围宽、 占用 芯 片 面 积 小 、 耗 功 耗 低 以 及 能 够 与 数 字 消
ＬＩ Ｌ ｎ—ｌ Ｌ Ｚｈ Ｕ ｉ ｉ ｎ， Ｖ ｉ—ｑ ａ ｉｎｇ， ＡＩＦｅ ｇ—ｃ ａ Ｌ ｎ ｈ ｎｇ
（ ｃｏｌ ｔ ｎｃ ｅｔ ， ａｂ ｈ ｅｆＴｃｎｌ ｙ Ｈ ｒｉ １００ ，ｈｎ ） Ｍｉ ｅ ｃ ｏｉ Ｃ ｎ ｒＨ ｒｉ Ｉ ￣ ｅ ｏ ｇ ， ａｂ ５ ０ １ Ｃ ｉ ｒ ｅｒ ｅ ｎ ｍｔ ｏ ｈ ｏ ｎ ａ
Ｃ Ｏ Ｍ Ｓ技 术 良好 兼 容等 优 点 受 到 广 泛 的 关 注 。但
压控振荡 器 （ Ｃ 是 许 多 电 子 系 统 的 主要 部 Ｖ Ｏ）
分， 应用范 围广 泛 。从微 处理 器 中的 时钟 产生 电路 到蜂窝电话 中的载波 合 成 ， 了适应 不 同频段 的应 为
用要求， 压控振荡器在结构和性能参数上差别很大。 压控振荡 器 一 般 可 以分 为环 形 振 荡 器 和 Ｌ Ｃ振 荡 器 … 。在现 代 无 线 通 讯 系 统 中， 为 信 道 间距 很 因
CMOS电感电容压控振荡器中对称噪声滤波技术的研究
收稿日期：２００６－０７－２３１引言单片集成的射频收发器是当前研究的重点，而高谱纯度、低相位噪声的压控振荡器研究是其中难点之一，原因是缺乏高品质的片上无源器件和对噪声的机理缺乏本质的认识。
传统的噪声分析都是基于Ｌｅｅｓｏｎ噪声公式，而Ｌｅｅｓｏｎ公式源于振荡器的在周期稳态状态下的线形模型，它是一个缺乏理论证明的经验表达式［１］，而实际上振荡器是在大信号状态下工作且非线形明显，因此在压控振荡器设计中Ｌｅｅｓｏｎ公式还需要进一步完善。
文中重点是分析基于电感电容压控振荡器的噪声机理，提出对称噪声滤波方法，并设计出一种４．８ＧＨｚ的压控振荡器芯片以验证分析的准确性。
测试结果表明相位噪声为－１２３．６６ｄＢｃ／Ｈｚ＠１ＭＨｚ，与同类型压控振荡器相比处于领先水平。
２电感电容振荡器相位噪声图１是一种基于尾电流偏置的Ｎ／ＰＭＯＳ互补型差分振荡器，。
互补差分对管Ｍ１，Ｍ２和Ｍ３，Ｍ４产生“负阻抗”［２］抵消谐振网络等效电阻而形成振荡。
文献［３］中把振荡器噪声源分为３个部分：谐振网络噪声、互补差分对管噪声及尾电流源噪声。
压控振荡器的噪声可表示为ＣＭＯＳ电感电容压控振荡器中对称噪声滤波技术的研究杨丰林１，闵昊１，沈绪榜２（１复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室，上海２０１２０３；２西安微电子技术研究所，陕西西安７１００５４）摘要：提出一种基于ＣＭＯＳ电感电容压控振荡器的对称噪声滤波技术。
仿真结果表明，对称噪声滤波技术能够在相同的功耗下改善相位噪声６ｄＢ。
应用对称噪声滤波技术设计一个４．８ＧＨｚ压控振荡器，在０．２５μｍＣＭＯＳ工艺上制造，测试结果表明在偏离载波１ＭＨｚ时相位噪声为－１２３．６６ｄＢｃ／Ｈｚ，整个振荡器的功耗仅为１２ｍＷ，与同类型的压控振荡器比较，取得很好的ＰＦＴＮ指标。
关键字：射频集成电路；压控振荡器；相位噪声；噪声滤波中图分类号：ＴＮ７５２文献标识码：Ａ文章编号：１０００－７１８０（２００７）０５－００４１－０４ＴｈｅＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＳｙｍｍｅｔｒｉｃａｌＮｏｉｓｅＦｉｌｔｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓｉｎＣＭＯＳＬＣＶＣＯＹＡＮＧＦｅｎｇ－ｌｉｎ１，ＭＩＮＨａｏ１，ＳＨＥＮＸｕ－ｂａｎｇ２（１ＡＳＩＣａｎｄＳｙｓｔｅｍＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙ，ＦｕｄａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１２０３，Ｃｈｉｎａ；２Ｘｉ′ａｎＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｘｉ′ａｎ７１００５４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢａｓｅｄｏｎＬＣＶＣＯ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓａｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌｎｏｉｓｅｆｉｌｔｅｒｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ．ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅＶＣＯｕｓｉｎｇｔｈｉｓｔｅｃｈｎｉｑｕｅｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｈａｓｅｎｏｉｓｅｆｏｒ６ｄＢｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｏｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｏｎｅｓ．Ａｐｒｏｔｏｔｙｐｅｈａｓｂｅｅｎｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｆａｂｒｉｃａｔｅｄｉｎ０．２５μｍＣＭＯＳｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄｇｅｔｔｈｅｒｅｓｕｌｔｏｆ－１２３．６６ｄＢｃ／Ｈｚ＠１ＭＨｚｉｎｐｈａｓｅｎｏｉｓｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ．ＴｈｅｃｈｉｐｇｅｔｓｔｈｅｆｏｕｒｔｈＰＦＴＮｆｉｇｕｒｅｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｏｏｔｈｅｒｓｃｏｕｎｔｅｒｐａｒｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＲＦＩＣ；ＶＣＯ；ｐｈａｓｅｎｏｉｓｅ；ｎｏｉｓｅｆｉｌｔｅｒｉｎｇＬｔｏｔａｌ（!ｍ）＝８ＦｋＴＲＶ２０!０２Ｑ!ｍ（１）其中Ｆ＝（１＋４"ＩＲπＶ０＋４９"ｇｍＲ）（２）式中，Ｉ为偏置电流，γ为ＭＯＳ管的沟道噪声系数，Ｒ为谐振网络等效电阻，Ｖ０为振荡器幅度，ｇｍ为尾电流管Ｍ０的跨导。
一种高工作频率、低相位噪声的CMOS环形振荡器
它可以将电 路 速 度 提 高 5 缺点是片上螺旋电感 #. &
图 !" ! "普通的反相器 # ! "带负延时的反相器 ’ @ ! "输入频率相同时两种反相器的跃变情况 + " $ ! " 8 1 # !" ! ’ N / ( T . ( , 1 / ( ’ C 1 ( T . ( , / @ U ( T . ( , / 2 $ ! " B 1 , 3, 3 . 9 V . B . ;; . C ’ . C C + K ’ ( 9 1 , 1 / (/ . ’ , 1 / ( 6+ = / * , 3 . , B / 1 ( T . ( , / * / , 3 . 9 ’ % . 1 ( ) , * . ) . ( + = Q 6
B" 设计理论
B, A" 低噪声设计 环形 Q F 1 可分为两 "" 根据延时单元的 工 作 特 性 "
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景( 而且环形振荡器 可 以 获 得 大 的 调 谐 范 围 ( 可以通 过调整环形振荡器 的 级 数 方 便 地 获 得 不 同 相 位 的 一 系列时钟 ( 同时占 用 较 小 的 芯 片 面 积 & 然 而 " 除了相 对较低的工作频率 " 环形振荡器的相位噪声性能要比 随 着 电 源 电 压 的 不 断 降 低" 相位噪声 $ F 振荡器 差 " 的问题进一步恶化 " 因为低的电源电压降低了信号摆
一种高工作频率低相位噪声的CMOS环形振荡器
光电子・激光第15卷第10期 2004年10月 J ournal of Optoelectronics・Laser V ol.15N o.10 Oct.2004一种高工作频率、低相位噪声的CMOS环形振荡器3Ξ陈莹梅33,王志功,朱 恩,冯 军,章 丽,熊明珍(东南大学射频与光电集成电路研究所,南京210096)摘要:采用全开关状态的延时单元和双延时路径两种电路技术设计了一种高工作频率、低相位噪声的环形振荡器。
环路级数采用偶数级来获得两路相位相差90°的正交输出时钟,芯片采用台湾TS MC0.18μmC M OS工艺。
测试结果表明,振荡器在5G H z的工作频率上,在偏离主频10MH z处相位噪声可达-89.3dB/H z。
采用1.8V电源电压时,电路的功耗为50mW,振荡器核芯面积为60μm×60μm。
关键词:电压控制振荡器(VC O);C M OS;环形振荡器;相位噪声中图分类号:T N752 文献标识码:A 文章编号:100520086(2004)1021141203A CMOS Ring VCO with H igh Operating Frequency and Low Phase N oiseCHE N Y ing2mei33,W ANG Zhi2g ong,ZH U En,FE NGJun,ZH ANGLi,XI ONG Ming2zhen(Institude of RF&OE2ICs,S outheast University,Nanjing210096,China)Abstract:The two circuit technique s of full switching delay cells and dual2delay path to de sign a high operatefrequency,low pha se noise ring o scillator were pre sented.An even2stage ring o scillator is adopted to gener2ated two quadrature output clock of90°pha se difference s.The chip is fabricated in0.18μm CMOS proce ssof TSMC in Taiwan,Mea sured pha se noise at10MHz offset from the5GHz center frequency is-89.3dB/Hz.With the1.8V2power supply,the core circuit power is50mW,the chip core area is60μm×60μm.K ey w ords:voltage control ocsillator(VCO);CMOS;ring o scillator;pha se noise1 引 言 电压控制振荡器(VC O)在无线通信和光纤通信系统中得到广泛应用。
CMOS图像传感器的噪声分析及图像处理
Key words：Three-dimensional noise model Image sensor
Image enhancement
CMOS
II
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体 已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以 明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
在实际应用中，特别是在光线较暗的情况下，成像系统会采取加补充光源的方法 来增加曝光量。本论文中对成像系统的不均匀性，主要是光源造成的不均匀性，其余 还有光学系统的渐晕效果，成像系统的暗电流及光响应的非均匀性等进行了探讨，并 采用校正矩阵的方法进行校正，经实验验证这种方法具有很好的校正效果。
毕业论文-振荡器中相位噪声的一般原理
振荡器中相位噪声的一般原理摘要：通过承认具有真正的周期时变特性的各种振荡器，有能力对不同类型的振荡器中相位噪声作出关于逐步准确，定量预测的一般模型将被引入。
这种新方法还阐明一些以前未知的设计准则，以减少在相位噪声识别机制中内在器件噪声和外部噪声源对总相位噪声的影响。
特别是，它详细解释了1 /f噪声在变频装置如何转变为紧密式相位噪声和识别的方法来抑制这种转换。
该理论也自适应循环平稳噪音源，从而导致更多重要的设计见解。
该模型简化以前提供的相位噪声模型作为特殊情况。
以利用良好的协议中的理论模拟和测量观察。
索引词：抖动，噪声振荡器，振荡器，振荡器的稳定性，相位抖动，锁相环，相位噪声，电压控制振荡器。
1.导言最近指数增长的无线通信增加了对更多移动通信应用的可用信道的需求。
反过来，这种需求要求实行更严格的本地振荡器相位噪声。
即使在数字世界，在相位噪声抖动的幌子是重要的。
时钟抖动直接影响到计时利润，从而限制了系统性能。
相位和频率的波动，因此成为许多人的研究课题[1] - [9]。
尽管已开发不同类型的振荡器，每种这些模型使得只适用于严格的假设一类有限振荡器。
这些模型大多基于线性时不变（线性时不变）体系的设想，没有考虑通过其中电气噪声源，如设备噪声而成的相位噪声。
特别是，他们采取的做法，用经验描述低频噪声源上转换，如噪音，紧密相位噪声。
这些模型是降阶模型，因此无法对环振荡器作出有关相位噪声长期准确的预测，振荡器中包含奇点，如延迟元素。
因为任何一个振荡器是周期时变系统，其随时间变化的性质必须加以考虑，准许相位噪声的精确建模。
不同模型假定线性和时间不变性，下面介绍的时间变模型是正确评估的影响能力相噪声静止，甚至循环平稳噪音来源。
电路中的噪声源可分为两组，即，设备噪音和干扰。
热、冲击、闪烁噪声是前者的例子，而基极和电源噪声是后者。
这个模型解释确切的机制，杂散来源，随机或确定的，被转换成相位和振幅变化，并包括以前型号的特殊限制案件。
CMOS环形振荡器相位噪声仿真分析
CMOS环形振荡器相位噪声仿真分析
谭晓昀;周贤中;刘晓为
【期刊名称】《传感器与微系统》
【年(卷),期】2008(27)9
【摘要】通过分析环形振荡器的一阶线性模型,得到环形振荡器相位噪声的功率谱的近似表达式.为了分析相位噪声的时域特征,引进谱综合法,并利用快速傅立叶变换(FFT),求出了相位噪声的时域采样信号.并进一步分析了相位噪声的采样信号的自相关序列,发现相位噪声是一个长记忆过程,具有非平稳的特征.采用Yule-Walker功率谱估计法,分析了相位噪声的采样信号的功率谱密度,其仿真结果进一步验证了理论分析结果.
【总页数】3页(P24-26)
【作者】谭晓昀;周贤中;刘晓为
【作者单位】哈尔滨工业大学MEMS中心,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学MEMS中心,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学MEMS中心,黑龙江,哈尔滨,150001
【正文语种】中文
【中图分类】TN212.1
【相关文献】
1.一种低功耗低噪声8相位输出环形振荡器 [J], 李新;张海宁;刘敏
2.一种低相位噪声的CMOS毫米波压控振荡器 [J], 朱玲;单奇星;胡成成;高海军
3.一种高工作频率、低相位噪声的CMOS环形振荡器 [J], 陈莹梅;王志功;朱恩;冯军;章丽;熊明珍
4.2.4GHz低相位误差低相位噪声CMOS QVCO设计 [J], 高慧;吕志强;来逢昌
5.CMOS环形振荡器的噪声分析 [J], 王博;郭林
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振荡器的相位噪声.指南
振荡器的相位噪声：指南摘要—线性时不变（LTI）相位噪声理论提供了重要的对设计的定性理解，但是在定量预测上有局限性。
造成这个困难的一部分原因是器件噪声经过多次频率变换变成相位噪声。
我们需要放弃在过去大多数相位噪声理论中假设的时不变原则，才能获得对这一过程的定量理解。
幸运的是，振荡器的器件噪声到相位扰动的传输函数仍是线性的，尽管存在因为幅度稳定性导致的非线性。
这个指南中的时变相位噪声模型除了提供理论和测量之间的定量调解，还说明了对称性在抑制1/f噪声到带内相位噪声的转角频率中的重要性，并得出了周期平稳效应和AM-PM转换的详尽鉴识。
这些透视使得我们可以重新解释为什么科尔皮兹振荡器表现良好性能，并催生新的振荡器结构。
本文展示LC谐振和环形振荡器的电路实例以强化所提出的几点理论考虑。
仿真结果和幅度噪声的调节在附录中讨论。
索引—抖动，低噪声振荡器，噪声，噪声测量，噪声仿真，振荡器，振荡器噪声，振荡器稳定性，相位抖动，锁相环，相位噪声，相位噪声仿真，压控振荡器。
一、介绍通常电路和器件噪声会干扰振荡器输出的幅度和相位。
必然地，当然所有的实际上的振荡器本身就有某种限幅机制，因为幅度波动因此通常得到很大的抑制，所以相位噪声成为主要噪声。
因此，尽管我们设计的振荡器可能幅度噪声是显著的（尤其在远离载波频率处），我们在这个指南的主体中将主要集中研究相位噪声问题。
幅度噪声问题以及和如何进行相位噪声仿真相关的实际问题在附录中详细讨论。
我们以认识关键参数之间的一些非常普遍的折衷来开始我们的研究，例如功耗、振荡频率、谐振器Q值和电路噪声功率。
我们首先在一个假设的理想振荡器模型中定性研究这些折衷，在这个模型中我们假设了噪声-相位抖动传输函数的线性，使得我们可以使用冲击响应进行特征描述。
虽然线性假设是可以得到佐证的，时不变假设却甚至在这个简单情形中也得不到证实。
也就是说，振荡器是线性时变（LTV）系统。
通过研究系统冲击响应，我们发现周期性时变性导致图一. “高效”RLC振荡器了器件噪声的频率转换，产生了在实际振荡器中显示出来的相位噪声谱。
不同类型噪声作用下振荡器的相位噪声分析 2009
26卷 第2期2009年2月微电子学与计算机M ICROEL ECTRON ICS &COMPU TERVol.26 No.2February 2009收稿日期:2008-04-22不同类型噪声作用下振荡器的相位噪声分析严刚峰,黄显核(电子科技大学自动化工程学院,四川成都610054)摘 要:相位噪声是振荡器最重要的性能指标.文中从描述振荡器的非线性微分方程出发,提出将噪声作为非线性微分方程的一项,通过建立随机非线性微分方程来分析振荡器的相位噪声,为振荡器的相位噪声提出了一种新的分析方法.用这种方法,在相同强度下,针对白噪声分别为加性和乘性的情形,分析其产生的相位噪声,得出了乘性噪声产生的相位噪声远大于加性噪声所产生的相位噪声的结论.关键词:随机非线性微分方程;白噪声;振荡器相位噪声中图分类号:TM93 文献标识码:A 文章编号:1000-7180(2009)02-0012-04Phase Noise Analysis Affected by Different Type NoisesYAN Gang 2feng ,HUAN G Xian 2he(Institute of Automation Engineering ,University of Electronic Science and Technology of China ,Chengdu 610054,China )Abstract :Phase noise is the most important parameter in many oscillators.In this paper ,based on nonlinear stochastic differential equation for phase noise analysis approach is ing this method to get numerical solution of phase noise produced by different type noises ,by carefully compared these phase noises ,which indicates that phase noise pro 2duced by multiplication noise larger than by addition noise under the same intensity conditions.K ey w ords :stochastic nonlinear differential equation ;white noise ;oscillator phase noise1 引言相位噪声描述的就是短期频率稳定度.短期频率稳定度为时域描述,而相位噪声则是频域描述,是同一物理现象的两种表示方法.相位噪声一般是指由于系统内部各种噪声作用下所引起信号相位的随机起伏.在频域中常用偏离载波处1Hz 带宽内的功率与载波功率之比来表示.与振荡器相位噪声相对应的是振幅噪声,但由于大多数电子设备对信号的相位非常敏感,而且振幅噪声由于振荡器的自限幅效应,使得相位噪声比振幅噪声大得多,所以相位噪声是振荡器的一项非常重要的性能指标.带有相位噪声的信号无论是作为发射激励信号,还是接受机的本振信号,在解调过程中都会和信号一样出现在接收端,从而引起信噪比下降,误码率增加,所以对振荡器的相位噪声进行研究具有重要意义.目前,涉及相位噪声的研究多为应用研究[122],而产生机理的研究则主要是基于线性时不变系统的方法,其中以Lesson 提出的经验化模型[3]为代表.虽然Leeson 的经验化模型对振荡器的设计有一定的指导意义,并且Sauvage 从数学上证明了这个模型的有效性[4].但是该模型并不能描述相位噪声产生的全部机理.而且,模型中的一些参数必须通过测量得到,因而也不能够预测相位噪声.Hajimiri 和Lee 则吸取了Lesson 模型和在此基础上发展起来的其它模型在振荡器设计中方便适用的优点,结合线性周期时变系统的特性,提出了振荡器的时变相位噪声模型[526].Hajimiri 和Lee 的时变相位噪声模型是一种可以应用于所有类型振荡器的通用模型,甚至可以预测振荡器的相位噪声.通过定义冲击敏感函数(Impulse Sensitivity Function ),给出了相位噪声产生的机理,而且可以由此给出改善相位噪声性能的方法.这种模型关键是获取冲击敏感函数.但在实际振荡器中找到冲击敏感函数相当困难,因此限制了Hajimiri 的时变相位噪声模型的应用.考虑到从数学上,振荡器都可以用非线性自治微分方程来描述,文中将白噪声信号作为非线性自治微分方程的一项来描述振荡器的噪声,通过建立相应的非线性随机微分方程来分析振荡器的相位噪声.2 模型推导考虑到振荡器在无噪声时,可以用如下非线性微分方程描述:¨x +x +εf (x , x )=0(1)引入噪声项w (t ),不失一般性,令w (t )为白噪声.在如下类型噪声下,可得描述振荡器的随机非线性微分方程模型如下:(1)乘性噪声作用下(1+w (t ))¨x +x +εf (x , x )=0(2)¨x +(1+w (t ))x +εf (x , x )=0(3)¨x +x +(1+w (t ))εf (x , x )=0(4)(2)加性噪声作用下¨x +x +εf (x , x )=w (t )(5)(3)混合噪声作用下(1+w (t ))¨x +(1+w (t ))x +(1+w (t ))εf (x , x )=w (t )(6)3 数值结果以最为常见的Van der Pol 振荡器为例,示意图如图1所示.图1 Van der Pol 振荡器描述图1所示Van der Pol 振荡器的微分方程可写为C d V d t +1L∫V d t +f (v )=0(7)取x =∫v d t (8)f (v )=-1R(V -[∫v d t ]2V )(9)经化简可得相应的非线性随机微分方程为¨x +1L Cx -1R C( x -x 2x )=0(10)为了便于数值求解,取L C =1,1/R C =0.1,则用于数值求解的振荡器方程可写成¨x +x -0.1( x -x 2x )=0(11)式(11)可化为 x =yy =-0.1(x 2-1)y -x(12)它只存在一个平衡位置(0,0),而在平衡位置附近,其特征方程有一对正实部的共轭复根,故该平衡点为一个不稳定的焦点.由Lienard 关于极限环存在的定理,知式(11)满足存在稳定的极限环条件.对式(11)采用四阶Runge -Kutta 方法[7],得到的数值结果如图2所示.图2 方程(11)的输出3.1 乘性噪声作用下式(2)所示乘性噪声作用下,取白噪声的强度为0.1,采用随机Runge -Kutta 方法,得到的结果如图3所示.式(3)所示乘性噪声作用下,取白噪声的强度为0.1,采用随机Runge -Kutta 方法,得到的结果如图4所示.式(4)所示乘性噪声作用下,取白噪声的强度为0.1,采用随机Runge -Kutta 方法,得到的结果如图5所示.3.2 加性噪声作用下式(5)所示加性噪声作用下,取白噪声的强度为0.1,采用随机Runge -Kutta 方法,得到的结果如图6所示.3.3 混合噪声作用下式(6)所示混合噪声作用下,取各个白噪声的强度均为0.1时,采用随机Runge -Kutta 方法,得到的结果如图7所示.方程(11)在各种类型噪声作用下产生的相位噪声的比较如图8所示.31 第2期严刚峰,等:不同类型噪声作用下振荡器的相位噪声分析图3 白噪声强度为0.1时,方程(2)的解和产生的相位噪声图4 白噪声强度为0.1时,方程(3)的解和产生的相位噪声图5 白噪声强度为0.1时,方程(4)的解和产生的相位噪声图6 白噪声强度为0.1时,方程(5)的解和产生的相位噪声41微电子学与计算机2009年图7 白噪声强度均为0.1时,方程(6)的解和产生的相位噪声图8 各种类型噪声作用下,方程(11)产生的相位噪声4 结束语分析方程(11)在各类型噪声作用下的输出及产生的相位噪声,可得如下结论:在同等强度白噪声作用下,在较小频偏时,方程(2),(4),(5)产生的相位噪声大小相当,方程(3)则最小,方程(6)产生的相位噪声最大,说明低频分量的随机平均尚不明显.在较大频偏时,方程(2)产生的相位噪声最大,这是积分作用的结果.虽然方程(6)中有多个噪声源,由于各噪声源在随机平均的作用下,使得随机微分方程产生的相位噪声反而略小于方程(2)产生的相位噪声.方程(4)中噪声项也存在积分作用,但主要影响的是振幅,所以产生的相位噪声略小于方程(6)产生的相位噪声.方程(3)产生的相位噪声要远大于方程(5)产生的相位噪声,说明乘性噪声的影响要大于加性噪声的影响.由于元器件的精度和稳定度直接影响系统的乘性噪声,而工作条件则不仅影响乘性噪声,并且还是加性噪声的主要原因.因此,设计低相噪振荡器时,在选择高精度元器件的同时,引入各类补偿来保证振荡器的工作条件稳定,不仅可以减少乘性噪声,还可以减少系统的加性噪声,从而可以大大减小振荡器的相位噪声.参考文献:[1]杨丰林,闵昊,沈绪榜.Cmos 电感电容压控振荡器中对称噪声滤波技术的研究[J ].微电子学与计算机,2007,24(5):41-44.[2]张涛,邹雪城,刘力,等.低噪声Cmos 环型压控振荡器的设计[J ].微电子学与计算机,2004,21(7):164-167.[3]Leeson D B.Simple model of feedback oscillator noise spec 2trum[J ].Proceedings Letters ,IEEE.1966,54(2):329-330.(下转第20页)51 第2期严刚峰,等:不同类型噪声作用下振荡器的相位噪声分析接更换.另外根据三角函数公式sin2θ+cos2θ=1还可将ROM的面积减小一半[8],但控制、计算都非常复杂,不符合实时FF T处理要求.因此,文中对旋转因子ROM的优化是最佳方案.参考文献:[1]Digital Video Broadcasting(DVB).Framing structure,channel coding andmodulation for digital terrestrial televi2 sion[S].V1.5.12004-6.[2]Wang Chua Chin,Huang Jian Ming,Cheng Hsian Chang.A2K/8K mode small-area FFT processor for OFDM de2 modulation of DVB-T receivers[J].IEEE Transactions on Consumer Electronics,2005,51(1):28-33.[3]廖巨华,陈岚.基于改进FFT算法的OFDM调制、解调模块设计[J].微电子学与计算机,2005,22(6):57-60.[4]何星,张铁军,侯朝焕.流水线结构FFT/IFFT处理器的设计与实现[J].微电子学与计算机,2007,24(4)-147.[5]Krommydas S,Paliouras V.An efficient memory compres2sion scheme for8k FFT in a DVB-T receiver and thecorresponding error model[C]//Circuits and Systems, 2004.ISCAS’04.Proceedings of the2004international Symposium on Volme.Greece,2004:IV-82-92. [6]Wang Chua-Chin,Huang Jian-Ming,Cheng Hsian-Chang.A2K/8K mode small-area FFT processor for OFDM demodulation of DVB-T receivers[J].IEEE Transactions on Consumer Electronics,2005,51(1):28 -33.[7]Byung G Jo,Myung H Sunwoo.New continuous-flowmixed-radix(CFMR)FFT processor using novel in-placestrategy[J].IEEE Transactions on.Circuits and Systems,2005,52(5):911-919.[8]Lu Shyue-Kung,Y eh Chien-Hung,Lin Han-Wen.E fficient built-in self-test techniques for memory-based FFT processors[C]//Dependable Computing Pro2 ceedings of the10th IEEE Pacific Rim International Sym2 posium on(PRDC04).Taiwan,2004:321-326.作者简介:黄秋元 男,(1964-),副教授.研究方向为信息传输与处理、光电子与通信技术.(上接第15页)[4]Sauvage G.Phase noise in oscillators a mathematical analy2sis of leeson’s model[J].IEEE Transactions on Instrumen2 tation and Measurement,1977,26(4):408-410.[5]Hajimiri A,Lee T H.A general theory of phase noise inelectrical oscillators[J].IEEE J.S olid-State Circuits, 1998,33(2):179-194.[6]Lee T H,Hajimiri A.Oscillator phase noise:a tutorial[J].IEEE J.S olid-State Circuits,2000,35(3):326-336.[7]李荣华.微分方程数值解法[M].北京:高等教育出版社,2000:54-62.作者简介:严刚峰 男,(1977-),博士研究生.研究方向为非线性检测技术与系统.黄显核 男,(1965-),教授,博士生导师.研究方向为压电石英稳频及选频器件技术.02微电子学与计算机2009年。
浅谈CMOS反相器中的噪声容限
浅谈CMOS反相器中的噪声容限设备或组件可以保持在可接受的范围内，则功能，性能和生命周期都会增加。
如果设备或组件要保持在可接受的范围内，则必须首先了解这些限制是什么。
举个例子，我的一位同事无法理解为什么他与电容器串联的保险丝反复失效。
经进一步审查，罪魁祸首是建议保险丝的安培数（裕度）贴错标签。
事实证明，该板显示20安培，但建议的安培数为40安培。
他通过研究原理图发现了这一发现。
利润和对它们的遵守在功能，性能和耐用性中起着至关重要的作用。
这包括CMOS反相器中的噪声容限。
噪声裕度和CMOS特性在电气工程领域，可以代数地将无噪声的 坏情况下的输入电平代数加到不引起输出电压偏离允许的逻辑电压电平的外部信号的 电压幅度称为噪声裕度。
在通信系统工程领域，我们通常以分贝（dB）为单位测量噪声容限。
此外，我们将噪声容限定义为信号超过 可接受量的比率。
关于数字电路，噪声容限是信号超过产生“1”或“0”所需的阈值的量。
CMOS代表互补金属氧化物半导体。
其制造过程包括使用互补且对称的p 型和n型MOSFET对来实现逻辑功能。
该技术正用于IC（集成电路）芯片，微控制器，CMOSBIOS，微处理器，存储芯片和其他数字逻辑电路的构造中。
我们还可以发现CMOS技术在诸如数据转换器，RF电路，高度集成的收发器（通信）和图像传感器等模拟电路中的使用。
总体而言，CMOS器件的两个基本特征是低静态功耗和高抗噪性。
由于一对MOSFET始终处于关断状态，因此串联组合仅在开关状态（开和关）时瞬间消耗大量功率。
结果，CMOS器件产生的热量通常比其他形式的逻辑（例如TTL）产生的热量少，即使它不改变状态，该逻辑通常也具有恒定电流。
CMOS反相器的特性CMOS技术轻松集成到芯片逻辑和VLSI芯片中。
此外，它们以较高的速度运行，同时保持极少的功率损耗特性。
此外，CMOS反相器提供了出色的逻辑缓冲功能，因为它的高和低噪声容限同等重要。
现在，让我们仔细看一下CMOS反相器的工作原理及其特性。
cmos噪声容限
cmos噪声容限CMOS噪声容限CMOS（互补金属氧化物半导体）是一种常见的集成电路制造技术，广泛应用于各种电子设备中。
然而，与其他电子元件一样，CMOS也存在噪声问题。
噪声是指电路中不希望的随机信号，会对电路的性能和可靠性产生负面影响。
在CMOS电路中，噪声容限是评估其性能的重要指标之一。
噪声容限是指在特定的工作条件下，电路能够正常工作的最低信号级别。
在CMOS电路中，噪声主要包括热噪声、亚阈值噪声和1/f噪声。
热噪声是由于温度引起的电子随机运动而产生的。
在CMOS电路中，电阻是主要的热噪声源。
由于电阻存在，电子在通过电阻时会碰撞并产生随机的电流波动，进而产生热噪声。
热噪声的大小与电阻值、温度和带宽有关。
为了降低热噪声，可以采用低阻值材料、降低电路温度和减小带宽等方法。
亚阈值噪声是由于CMOS晶体管的亚阈值电流引起的。
亚阈值电流是指在晶体管处于亚阈值区时，由于电子的随机运动而产生的电流。
亚阈值噪声与晶体管的尺寸、工作电压和温度有关。
为了降低亚阈值噪声，可以采用尺寸更大的晶体管、降低工作电压和降低温度等方法。
1/f噪声是一种频率随信号幅度变化的噪声。
在CMOS电路中，1/f 噪声是由于电荷注入和抽取不均匀引起的。
1/f噪声的大小与电路的结构、工作电压和温度有关。
为了降低1/f噪声，可以采用对称的电路结构、降低工作电压和降低温度等方法。
除了上述三种主要噪声外，CMOS电路还可能受到其他噪声的影响，如电源噪声、电磁干扰等。
这些噪声可能会对电路的性能产生负面影响，降低电路的工作稳定性和可靠性。
为了保证CMOS电路的性能，需要对噪声容限进行严格的控制。
首先，需要在电路设计阶段考虑噪声容限的要求，并采取相应的措施降低噪声。
其次，在制造过程中，需要控制材料的品质和工艺的稳定性，以减小噪声的来源。
此外，还可以通过信号处理技术来降低噪声的影响，如滤波、抗噪声编码等。
CMOS噪声容限是评估其性能的重要指标之一。
热噪声、亚阈值噪声和1/f噪声是CMOS电路中常见的噪声来源。