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使用spectre做Noise分析

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5.75E-07 5.40E-08 3.81E-08 2.77E-08
nV/√Hz 575 53.97301 38.11189 27.67233
4. 参考资料：
1. 模拟集成电路设计与仿真，何乐年，73-77
2. 开始仿真，等待仿真结束。 3. 查看仿真结果。
3.1 plot 噪声功率谱密度
Result_Direct Plott Plot_Equivalent Input Noise， 如 下图，噪声单位为 V/ Hz。也可以 plot 出噪声功率，即单位为 V2/Hz。在这个图中可以 得到的信息为 1000kHz 之前主要是 1/f 噪声在起作用。
低噪声放大器的设计， 一般要求分析其等效输入噪声[1]， 在 spectre 中分析噪声的步骤为，
1. 设置仿真参数。
类似“ac”分析； “output Noise”设置为“voltage” ， “Positive output node”和“Negative output node”分别选择输出电压的两端，如双端输出运放的两个输出端或者单端输出运 放的输出端和 gnd； “input Noise”选择“voltage” ，设置在输入端得一个电压源（如信 号输入电压源） ，仿真工具将把输出噪声除以增益，等效到这个电压源上。点击“OK” 关闭对话框。
据电路的实际需要来确定。 但无论如何设计， 目前很难将等效输入噪声降低到 3nV/ Hz以下。
m 1 1 2 2
W 2 4 4 8
L 0.5 1 1 2
total eq 1.15E-03 1.08E-04 7.63E-05 5.54E-05
4M 2.00E+03 2.00E+03 2.00E+03 2.00E+03
f2 2 f1 V
f2 −f1
(单位为 V/ Hz计算：
等效输入白噪声=7.63e-05V/2000=38nV/ Hz，这时一般的 MOS 管运放等效输入噪 声水平。
如果我们认为这个等效输入噪声（一般不用叫白噪声） ，可以进行调节，调节的依据在于以 下噪声计算公式： Kf 2 veq 2 = + 4KT fCox WL 3gm 以上公式表明不同的 W/L 可以得到不同的噪声水平，我们用 test 电路做一个统计说明：可 以看出 W*L 变大可以使等效输入噪声下降到需要的水平，具体需要降低到什么水平，要根
f2
等效输入白噪声= f1 也可以表示为 等效输入白噪声=
V2
f2−f1
(单位为 V^2/Hz);
f2 2 f1 V
f2−f1
(单位为 V/ Hz);
这里以 test 电路为例：
点击“Apply”显示结果如下图，因为我们选择列出 2 个噪声器件，按噪声功率比例排 列，分别显示出噪声器件，噪声类型（fn 表示 1/f 噪声，id 表示 MOS 热噪声） ，等效 输入噪声为“Tota Input Referred Noise” ，这里显示为 7.63e-05V(1Hz 到 4MHz 积分)。 然后我们用公式 等效输入白噪声=
3.2 summary 噪声功率
选择 Result_Print_Noise Sumary 可以得到如下对话框，选择“integrated noise”可以在 关心的频率范围内积分，一般我们选择在运放的单位增益带宽内积分噪声，这里我们 选 1Hz 到 4MHz。 “noise unit”选择 V 或者 V^2。V^2 是标准的采用功率来表示的噪声 水平，V 是对其进行开方运算。 根据一定带宽内的噪声等于噪声功率在这个带宽内的功率积分，因此这里引出一般所 讲的 “运放的等效输出噪声为多少 V/ Hz” ， 这个讲法的前提条件为需要明确一定的带 宽，并且需要等效为输入白噪声。 因此可以得到计算公式，

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rmsnoise函数

rmsnoise函数

rmsnoise函数 rmsnoise 函数通常用于计算信号中的均方根噪声值（Root Mean Square Noise Value）。均方根噪声是一种衡量信号中噪声强度的方法，常用于信号处理、电子工程和相关领域。 均方根噪声值是对一段时间内噪声信号幅度的平方取平均值，然后取该平均值的平方根。这种计算方法能够提供一个统计上稳定的噪声水平估计，适用于分析连续时间信号或离散时间信号中的噪声成分。 在具体实现上，rmsnoise 函数通常会接收一个表示信号的数据数组作为输入，并返回计算得到的均方根噪声值。具体的实现方法可能因编程语言、库或框架的不同而有所差异。 以下是一个简单的示例，展示了如何在 Python 中使用 NumPy 库来计算均方根噪声值： python import numpy as np

def rmsnoise(signal): return np.sqrt(np.mean(np.square(signal)))

# 示例用法 signal = np.random.normal(0, 1, 1000) # 生成包含随机噪声的信号 noise_rms = rmsnoise(signal) # 计算均方根噪声值 print("RMS Noise:", noise_rms) 在这个示例中，rmsnoise 函数首先计算信号中每个样本的平方（np.square(signal)），然后计算这些平方值的平均值（np.mean()），最后取该平均值的平方根（np.sqrt()）作为均方根噪声值返回。 需要注意的是，这只是一个简单的示例，实际应用中可能需要根据具体的需求和信号特性进行适当的调整和处理。

(完整版)HSPICE与CADENCE仿真规范与实例..

(完整版)HSPICE与CADENCE仿真规范与实例..

电路模拟实验专题实验文档一、简介本实验专题基于SPICE（Simulation Program With Integrated Circuit）仿真模拟，讲授电路模拟的方法和spice仿真工具的使用。

SPICE仿真器有很多版本，比如商用的PSPICE、HSPICE、SPECTRE、ELDO，免费版本的WinSPICE，Spice OPUS等等，其中HSPICE和SPECTRE功能更为强大，在集成电路设计中使用得更为广泛。

因此本实验专题以HSPICE和SPECTRE作为主要的仿真工具，进行电路模拟方法和技巧的训练。

参加本实验专题的人员应具备集成电路设计基础、器件模型等相关知识。

二、Spice基本知识(2)无论哪种spice仿真器，使用的spice语法或语句是一致的或相似的，差别只是在于形式上的不同而已，基本的原理和框架是一致的。

因此这里简单介绍一下spice的基本框架，详细的spice语法可参照相关的spice教材或相应仿真器的说明文档。

首先看一个简单的例子，采用spice模拟MOS管的输出特性，对一个NMOS管进行输入输出特性直流扫描。

V GS从1V变化到3V，步长为0.5V；V DS从0V变化到5V，步长为0.2V；输出以V GS为参量、I D与V DS之间关系波形图。

*Output Characteristics for NMOSM1 2 1 0 0 MNMOS w=5u l=1.0uVGS 1 0 1.0VDS 2 0 5.op.dc vds 0 5 .2 Vgs 1 3 0.5.plot dc -I(vds).probe*model.MODEL MNMOS NMOS VTO=0.7 KP=110U+LAMBDA=0.04 GAMMA=0.4 PHI=0.7.end描述的仿真电路如下图，图2-1 MOS管输入输入特性仿真电路图得到的仿真波形图如下图。

从这个简单的spice程序中可以知道spice电路描述的主要组成部分。

0_6VCMOS低噪声放大器的设计与优化_周洪敏

0_6VCMOS低噪声放大器的设计与优化_周洪敏


A IP3 的值不仅与 g m1 ， g m3 有关还和 g d3 从式（ 6 ） 可以看出， 以及 g d1 有关系。 为了获得高的线性度在设计 LNA 的 过程 中， 首先希望 g m1 越大越好， 在设计过程中可以通过增大 MOS 管的栅宽或者电流增大 g m1 的值。 但是， 对于一个 cascode 结 构， 其线性度
【本文献信息】 周洪敏， J］ ． 电视技术， 2015 ， 39 （ 1 ） ． 张瑛， 丁可柯， 等． 0． 6 V CMOS 低噪声放大器的设计与优化［
0． 6 V CMOS 低噪声放大器的设计与优化
周洪敏 ， 张 瑛， 丁可柯 ， 于 映
（ 南京邮电大学 电子科学与工程学院， 江苏 南京 210023 ）
［5 ］
槡
g m3
(
)
3
（ 6）
可以表示为 （ 7）
A2 1 1 1 + ≈ IIP3 ( IIP3 ) 1 ( IIP3 ) 2
从式（ 7 ） 可以看出 LNA 的线性度比 CS 及 CG 放大器的 CG 级 而且， 如果 CS 级放大器的增益比较大时， 线性度要小， 放大器会严重影响 LNA 的线性度。 综合考虑功耗以及线性 度的限制， 在实际的设计过程中 CS 级电流或者栅宽都不能 为了减小 g d3 的影响， 希望 V ds 越大越好。 再 取得太大。其次， CG 级的 有， 希望负载电阻 R L 越小越好。 对于 cascode 结构， 输入电阻（ 1 ） 即为 CS 级的负载， 而 gm = gm 2μ C 槡
LNA） 。分析了在低 摘要： 采用 SMIC 0． 18 μm CMOS 工艺设计了一个低电压低功耗的低噪声放大器（ Locked Nucleic Acid， 电压条件下 LNA 的线性度提高及噪声优化技术。使用 Cadence SpectreRF 仿真表明， 在 2． 4 GHz 的工作频率下， 功率增益 1 dB 压缩点为－17． 99 dBm， 为 19． 65 dB， 输入回波损耗 S11 为－12． 18 dB， 噪声系数 NF 为 1． 2 dB， 在 0． 6 V 的供电电压下， 电路的静态功耗为 2． 7 mW， 表明所设计的 LNA 在低电压低功耗的条件下具有良好的综合性能。 关键词： 低噪声放大器； 噪声系数； 输入匹配； 低功耗 DOI： 10． 16280 / j． videoe． 2015． 01． 013 中图分类号： TN722． 3 文献标志码： A
对高斯白噪声进行频谱分析

对高斯白噪声进行频谱分析

对⾼斯⽩噪声进⾏频谱分析
要求：对⾼斯⽩噪声进⾏频谱分析
程序：
1、产⽣⾼斯⽩噪声信号
信号参数：时宽5s。

fs=100;
T=5;
n=round(T*fs);%采样点个数
t=linspace(0,T,n);
y=wgn(1,n,0);%LFM信号
注：这边wgn函数中前两个参数分别为要产⽣的信号矩阵的⾏数与列数，第三个参数为噪声信号的功率，这边设置为0就是0dbW。

2、⾼斯⽩噪声信号时域频域波形
在设置的0~5s时宽范围内，是杂乱⽆章的噪声。

这边幅度并不为1，因为我们设置的0dbW（相当于1W）是统计意义上的噪声功率，每个时刻的瞬时功率不⼀定为1.
figure;
plot(t,y);
title('⾼斯⽩噪声信号时域');
xlabel('t/s');
ylabel('幅度');
运⾏结果：
3、⾼斯⽩噪声频谱
可以看到，频谱分量铺满了整个频带，但由于只是对⼀个样本作频谱分析，并没有得到统计意义上均匀的功率谱。

fft_y=fftshift(fft(y));
f=linspace(-fs/2,fs/2,n);
figure;
plot(f,abs(fft_y));
title('⾼斯⽩噪声信号频谱');
xlabel('f/Hz');
ylabel('幅度');
运⾏结果：。