基准源、噪声、开关电容及蒙特卡罗仿真.ppt

* 浙大微电子 开关电容电路的噪声仿真 在Delta-Sigma调制器中，器件热噪声和闪烁噪声通常是主要的限制因素，但是这两种噪声很难通过瞬态仿真来准确获得 Delta-Sigma调制器中许多组成模块的工作点是周期性变化的，我们可以结合Cadence中的PSS和PNoise来仿真这些模块的噪声，进而估计整个调制器的噪声大小及分布 以2阶Delta-Sigma调制器为例来介绍开关电容电路的噪声仿真 * */91 浙大微电子 理论分析 关于Delta-Sigma调制器的器件噪声的几个结论： 1、 2阶Delta-Sigma调制器中的器件噪声主要由两个级联的开关电容积分器决定。 2阶Delta-Sigma调制器 * */91 浙大微电子 理论分析 2、在开关电容积分器中，器件噪声独立于输入信号。因此仿真其器件噪声时积分器输入端可以仅加入直流信号，此时积分器的工作点是周期性变化，可以采用PSS和Pnoise进行联合仿真。 开关电容积分器 * */91 浙大微电子 理论分析 3、开环系统的等效输入噪声与其对应的闭环系统的等效输入噪声相等（假设反馈支路本身并不引入额外噪声）。在采用PSS仿真开环系统时，很容易产生不收敛的问题，而闭环系统的收敛性远远好于开环系统，仿真时间也能大大缩短，所以我们可以通过仿真闭环系统来求解开环系统的等效输入噪声。 关于Delta-Sigma调制器器件噪声详细的理论分析参见Manolis Terrovitis and Ken Kundert. Devise Noise Simulation of Delta-Sigma Modulators. In / Analysis. * */91 浙大微电子 如何建立闭环系统 直接对两个级联的开环结构积分器进行PSS仿真，一般难以收敛，因此我们需要建立一个用于噪声仿真的闭环系统。 开关电容电路是一个离散 时间系统，反馈到输入的 必须是上一个周期的输出 值。因此，在建立闭环系 统时，我们需要在反馈支 路中加入理想的采样/保持 电路，用来储存上一周期 的输出，同时并不引入额 外的噪声。 用于开关电容积分器噪声仿真的闭环结构 * */91 浙大微电子 差分结构积分器的噪声仿真 用于差分结构开关电容积分器噪声仿真的闭环结构 * */91 浙大微电子 2阶Delta-Sigma调制器的噪声仿真 用于2阶Delta-Sigma转换器噪声仿真的闭环结构 2阶Delta-Sigma调制器的器件噪声主要由两个级联的开关电容积分器决定 * */91 浙大微电子 PSS仿真参数设置 在Fundamental Tones框中，Cadence会找到电路中的大信号激励源，并计算出Beat Frequency 和 Beat Period。在本例中，它将找到的是控制开关状态的时钟信号。 在Output Harmonics 框中，需要填入谐波个数。所谓谐波，是相对于Beat Frequency 而言的。若填入0，则不考虑谐波的影响。 * */91 浙大微电子 PSS仿真设置 在Output Harmonics 框中设置需要观察的谐波个数，在本例中，我们考虑信号附近前20个谐波对电路噪声的影响。 Accuracy Defaults （errpreset）设置为moderate，而Additional Time for Stabilization（tstab）设置为2.11us（一般取时钟周期的十倍以上）。 PSS仿真参数设置 * */91 浙大微电子 PNoise仿真设置 1、Maximum sideband 设置噪声分析时需要考虑的（信号频率附近）最大边频带范围。 激励信号的所有谐波分量均对电路噪声有影响，而Pnoise仿真只能分析有限个谐波分量对噪声的贡献，所以我们采用Maximum sideband来定义哪些谐波分量对噪声的贡献是需要考虑的。 理论上，Maximum sideband值越大，仿真结果越精确，但过大会导致仿真时间过长。 PNoise仿真参数设置 * */91 浙大微电子 PNoise仿真设置 2、Output可选择probe或voltage，本例中Output选择voltage，其中Positive Output Node和Negative Output Node栏分别选择的是积分器或Sigma-Delta转换器的正负输 出端。 3、Input Source 可选择probe，voltage，current或none。本例 中Input Source选择probe