Track-and-Hold Circuits的pnoise仿真

HeshamAhmed

SHALLOW.C 发表于 2022-5-6 23:55
大家继续讨论讨论

Did you try it on a simple sampling switch first? just a switch and a cap to see how you can get the right kt/c result first then use the same simulation setup for more complicated circuits

SHALLOW.C

HeshamAhmed 发表于 2022-5-7 04:32
Did you try it on a simple sampling switch first? just a switch and a cap to see how you can get t ...

简单电容加开关试过了，与理论一致。

SHALLOW.C

每天都要顶一下

SHALLOW.C

每天顶一下

luminedinburgh

积分时CLK2开关贡献的噪声，是4KTR乘放大器的信号带宽，这个噪声与R有关。采样相位时，CLK2b的开关与CLoad的并联关系，会破坏Cf的kt/c的噪声关系（这个我不肯定，但是，总之不是单纯的RC串联关系了，大概率不再满足KT/C了），因此与Clk2b的电阻也有关。想要得到与导通电阻无关的结果，首先屏蔽掉clk2开关的的噪声（simulation option noiseoff instance），再将clk2b的导通电阻设置为其他的1/100，这样就剩下纯粹的KTC噪声了。

nanke

同意楼上，噪声和电阻是相关的，不是简单的kT/C。fmax一般选10/2piRC以上，注意这个RC包括所有贡献了不可忽略噪声的RC。

几种方法得到的噪声应该是接近的。

SHALLOW.C

luminedinburgh 发表于 2022-5-13 18:46
积分时CLK2开关贡献的噪声，是4KTR乘放大器的信号带宽，这个噪声与R有关。采样相位时，CLK2b的开关与CLoad ...

请问如果屏蔽掉CLK2的噪声，岂不是与实际电路不符合了？

SHALLOW.C

nanke 发表于 2022-5-16 16:48
同意楼上，噪声和电阻是相关的，不是简单的kT/C。fmax一般选10/2piRC以上，注意这个RC包括所有贡献了不可忽 ...

是和R有关，R会影响带宽，但是我想我只要把仿真的带宽给的足够大，那结果最终会与R无关，这里我没理解

luminedinburgh

SHALLOW.C 发表于 2022-5-17 17:37
是和R有关，R会影响带宽，但是我想我只要把仿真的带宽给的足够大，那结果最终会与R无关，这里我没理解
...

屏蔽CLK2的开关只是为了凑KT/C的结论。

只有纯粹RC串联的采样的噪声是KT/C，也就是采样相位时的噪声传递到输出时刻（你设置的pnoise时刻），通常Z传递函数算的是这个;
但是积分相位，此时开关到输出的噪声是“直通”的，这个时候噪声是虽然也是“RC”串联，但是这里的 4KTR / 4R'C'，分子分母的R不是同一个R，分子的R是开关的R，而分母的1/4R'C'是运放的等效噪声带宽。

总噪声=采样相位传递到输出的噪声（1） + 积分相位的噪声（2）
噪声（1）是纯粹的KT/C噪声，但是你的CLK2b与CL的并联关系破环了Cf的KTC噪声，所以你可以将CLK2b的阻抗设置为其它CLK1开关的1/100，得到近似的KTC噪声；
噪声（2）是(4KTR) * (积分器传递时的等效1/4R'C') * (Gain^2)，这里的R和R’不是一个R，自然就约不掉了。

Deigner Guide, 很多涉及到SC电路pnoise的JSSC论文都会引用这个：
https://designers-guide.org/analysis/sc-filters.pdf
连续与离散，S/Z变换，Sampling/ZOH等概念虽然是信号与系统的，但是具体结合到电路，推荐这个：
《Analog MOS Integrated Circuits For Signal Processing》, TEMES, 第二章

nanke

SHALLOW.C 发表于 2022-5-17 17:37
是和R有关，R会影响带宽，但是我想我只要把仿真的带宽给的足够大，那结果最终会与R无关，这里我没理解
...

噪声的本质是4kT/R的电流乘以电阻R，再经过滤波积分,而不是kT/C。源头是R而不是C，kT/C只是因为R接了一个C后，C影响带宽，RC将无穷大的噪声滤波成了积分值为kT/C。
分析噪声可以像分析小信号一样，对产生噪声的元件逐一分析,得到每个元件到输出的传递函数，乘以噪声源后积分，再对功率求和，求和后再积分也可以。