有源器件的輸入等效噪聲是一個(gè)虛構(gòu)的量,它不能在電路的輸入端實(shí)際測(cè)量到,它只是在輸出端測(cè)量到的噪聲除以電路增益,而等效到輸入端,目的是便于比較不同電路的噪聲特性。
在以上的討論中,我們假定了輸入?yún)⒖荚肼暱梢杂门c輸入串聯(lián)的一個(gè)電壓源來(lái)模擬。如果電路的輸入阻抗不是非常大,且信號(hào)源的源阻抗并不是可忽略,那么這種表示一般是不完善的。
要知道原因,可以考慮圖(a)的共源級(jí)電路,這里Cin表示輸入電容,為簡(jiǎn)單起見(jiàn)忽略1/f噪聲。由式計(jì)算得到電路的輸入?yún)⒖荚肼曤妷簽?kT/( 3gm)十4kT/(gmgmRD)。
現(xiàn)在假設(shè)前級(jí)電路用一個(gè)有感性輸出阻抗的戴維南等效電路來(lái)模擬(圖b),為計(jì)算噪聲把電路簡(jiǎn)化為如圖©所示,我們嘗試找出當(dāng)L1增加時(shí)的輸出噪聲。
由于電壓分配在sL1和1/( sCin)上,Vn在M1柵極上的影響以及因此在輸出端的影響,隨L1趨于無(wú)窮大時(shí)變成零。但是,這個(gè)結(jié)果是錯(cuò)誤的,因?yàn)殡娐返妮敵鲈肼暤扔?8kT/3)gmRD*RD+4kTRD,并且與L1和Cin無(wú)關(guān)。
如果電路的輸入阻抗有限,僅用一個(gè)電壓源模擬輸入?yún)⒖荚肼?,意味著?dāng)信號(hào)源Vn的阻抗變大時(shí)輸出噪聲趨于零,這是個(gè)錯(cuò)誤的結(jié)論。
為解決這個(gè)問(wèn)題,我們用一個(gè)串聯(lián)電壓源接一個(gè)并聯(lián)電流源一起來(lái)模擬輸入?yún)⒖荚肼?,如圖(d)所示,這樣如果前級(jí)電路的輸出阻抗假設(shè)值很大,從而減小了Vn的作用,但I(xiàn)n的在輸入端產(chǎn)生噪聲。
可以證明,用Vn和In一起表示輸入噪聲是必需的,并且足以表示任何線性二端口電路的噪聲。
如何計(jì)算Vn和In呢?因?yàn)閷?duì)于任何信號(hào)源阻抗,該模型都是正確的,所以考慮兩種極限情況:信號(hào)源阻抗為零和無(wú)窮大。如圖(e)所示,如果信號(hào)源阻抗是零,In不產(chǎn)生電壓對(duì)輸出噪聲沒(méi)有影響,在這種情況下測(cè)出的輸出噪聲僅由Vn產(chǎn)生。
同樣地,如果輸入是開(kāi)路的(圖f),那么Vn對(duì)輸出沒(méi)有影響,而輸出噪聲僅由In產(chǎn)生。即:輸入端信號(hào)源內(nèi)阻足夠小或短路時(shí),測(cè)的輸出噪聲除以增益,就是Vn。而信號(hào)源開(kāi)路時(shí),測(cè)的輸出噪聲除以增益,就是In。一般情況下使用Vn/In共同模擬輸入噪聲。
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