一.噪声的概念

（1）平均噪声功率：

· 单位为

（2）噪声谱()：

于是：

（3）白噪声（实际中不存在）：恒定

★（4）噪声整形定理：

（5）双边谱叠加变成单边谱

（6）幅值分布（）：表示幅度在之间的概率

其中高斯为高斯分布

★（7）相关噪声/非相关噪声：

仅有非相关噪声的功率可以叠加

（8）信噪比：

二.噪声的类型

（1）电阻热噪声

，在以下认为是白噪声

于是可以推出低通电路的噪声为：

（2）热噪声

，其中与工艺有关而非体效应参数，一般取

★★★减小欧姆栅电阻噪声：增加

（3）闪烁噪声(噪声)

由悬挂键俘获、释放造成的噪声，等效到栅极。

当频率趋于时，的确功率趋于无穷大，但是这要求噪声频率极其慢，此时噪声与热漂移和器件老化不可区分。因此，对于我们只取关心的范围。

转角频率

该频率一般大致固定，在的样子

三.电路中的噪声表示

（1）输入参考噪声（虚构量）

由于信噪比与增益无关，为了更好地比较各电路中的噪声情况，以免得出增益越大噪声越大的错误结论，定义：

（2）等效热电阻

→包含头文件

`include “constants.h”

`include “disciplines.h”

· 第一个文件是 constants.vams。这个文件内部定义了很多常用的数值。比如：define M_PI

3.14159265358979323846。有了这样的定义，我们可以在自己的代码里任何地方直接使用 M_PI

作为。

· 第二个是 disciplines.vams。单词 discipline 本身是约束的意思。看这个文件内部，包含有

一大堆的 nature、potential、flow 等等的定义。

→模拟过程

· 使用analog begin …… end

→赋值操作(=与<+)

​ · 等号(=)在 Verilog-A 中用作为数值赋值，也就是说等号左侧的变量要么是 integer 要么是 real。而(<+)符号用于对 electrical 量的赋值，也就是类似V 和 I 的量。

​ · 其本质差别是，等号式子的计算是不需要 SPICE 进行迭代计算的。在每一步仿真中，等号

的式子是直接出结果的。而<+则并不是单纯的赋值，它代表的是一个需要 SPICE 仿真器进行

迭代计算的方程。所以，等号基本上可以用在所有位置，而<+必须被包含在 analog begin 语句

中。

→★变量

①整数：integer

②实数：real

③代码generator使用：genvar

④字符串：reg与输出（调试用）

⑤参数：parameter

★⑥网线与节点：electrical

​ 模块需要内部节点的时候就使用 electrical 语句。内部节点的使用和模块端口类似，你可以

检测其电压电流值，也可以对其赋值。它包含了电压量与电流量。

⑦地：ground

→★模拟事件

①仿真开始事件：initial_step

②仿真终止事件：final_step

③信号穿越0事件：cross

④信号大于某值检测：above

⑤定时器：timer

⑥信号波动(绝对值)：absdelta

→★函数

一.基础函数

二.模拟量计算函数

①有限指数函数：limexp

②时间微分函数：ddt

③时间积分函数：idt

④循环积分函数：idtmod（积分到某个值重新来过）

⑤信号微分函数（A对B求导）：ddx

⑥信号延时函数：absdelay

⑦瞬态函数（减缓信号变化，滤波器）：transition

⑧限制信号摆率：slew

⑨函数：代表不同分式形式的拉普拉斯变换(很多个)

⑩变换函数

三.仿真器函数

1.不连续点(防止仿真器不收敛)

2.仿真状态函数(第几秒/温度等)

3.获得非本模块中网表节点

4.信号源（仅AC仿真有用）

5.噪声源：（白噪声/闪烁噪声）

6.随机数

★7.打印信息

8.终止仿真

★四.自定义函数

→数模混合仿真

· 一个模块内部可以包含多个always 语句块，但是在一个模块内只能使用一个 analog 语句块。

· always是数字的，analog是模拟的！！！！！！！！！

一.你可以在always中进行模拟操作

二.你可以在analog模块中监听数字时钟

★三.你可以在always中监听模拟事件

→数模连接模块(electrical→logic)

→一些例子

一.RCL串联

引言

· 一语概之，便是电荷守恒

DAC逻辑部分

采样与电容初始化阶段

· 我们假设，那么需要：

①电容的下极板分别接入

②比较器拉低，并且使得，即比较器接入共模电压

则此时有：

那么需要：

①比较器输入级断开，此时电容的不再变化

②正电容均通过接入，而负电容接入

· 置1，其他位置零，则此时由电荷守恒，即：

·

可以推出：

同理有

于是可求得比较器正在对

进行比较(是否大于零)

仿照上述的计算，可以计算出第二次循环后，比较器进行

的比较(是否大于零)

由此可见，比较器对数值的比较越来越精确了。

· 在此阶段下需要：

①正电容下极板连接保持不变

②负电容的电容下极板从切换为，同时让其余的各负电容下极板从与相应地切换为与

· 为什么对负电容这么操作？

· 我们希望负电容下极板从与相应地切换为与，这是最终目的，但是如果仅仅做这个操作，那么会改变，我们之前计算的数据将不复存在！因此我们希望的数据保留，因此我们把负电容的电容下极板从切换为，根据电荷守恒：

同时带入，我们可以知道：

因此，实现了转换的过程中数据的无损耗.

我们需要：

①正电容阵列下极板从切换到

②负电容阵列下极板从切换到

此时，可以等效认为缩小了，因此，精度更好了.

数字后端校准(Split ADC)

更新权重.

①一般来讲，的输出模型为：

②对于权重可更新模型而言，矩阵加入了了一行，这使得可以存在一个偏移值

以太网简介

（1）$RJ45$接口的定义

· ① 传入$TX/RX$的是模拟信号，之后通过$PHY$芯片转化为数字信号

其中$MDC,MDIO$为$PHY$的配置引脚（速度等）

· ②在$1G$时，$RXC$为$125MHZ$(双倍采样，为$125·2·4$)，而在$100M/10M$为单沿采样.

即$125M/25M/2.5M$

· ③$RXCTL$用来指示有效信号

$RTL8211FD$的$PHY$芯片简介

一.引脚的复用

当芯片重置时，由于引脚数不够，有些引脚是复用的，会在重置时读取这些引脚。

二.常用的MDIO配置寄存器(总共31个寄存器)

①$BMCR$寄存器($0x00$)：基础情况寄存器

· 调节$PHY$重置/通信速率/$ANE$(自协商)

②$BMSR$寄存器($0x01$)：状态寄存器

· 自协商完成状态指示/成功建立连接指示

③$PHYSR$寄存器($0x1A$)

· 判断当前的通信速率

三.MDIO接口时序

①前导码($Preamble$)：32个1

②帧开始($ST$)：01

③操作码($OP$)

④$PHY$地址($PHYAD$)

⑤寄存器地址($REGAD$)：32个寄存器

⑥Turn around($TA$)

⑦数据位：这里即可能输入也可能输出

· 注：$IDLE$在空闲时被上拉为$Z$

· 其中$MDC$在($12.5MHZ$以下)，此处使用$6MHZ$。

MDIO通信代码编程

· 本开发板的$MDIO$的物理地址为$5’h01$

· $MDC$上升沿采样（输入），在下降沿改变$MDIO$（输出）

ARP(地址解析协议)

· 通过IP地址获取物理(MAC)地址

ARP映射是一种动态映射，即不需要手动绑定的映射。

（1）ARP帧格式

（2）一般以太网帧格式

· CRC-32校验

（3）帧间隙

RGMII接口

（1）$RGMII$接口是在MAC于PHY之间常用的千兆网通信接口，采用4位数据接口，工作时钟为$125MHZ$，在上升沿和下降沿传输数据，所以是$1GMbps$

$RXC/TXC$：时钟信号

$RXCTL/TXCTL$：数据控制信号，设置为1

· 最好将$RX_CLK$延迟几纳秒，保证采集到的$RXD$数据已经达到稳定(在硬件上已经配置好了)

输入范围拓展

· 在单位增益缓冲器中，输入摆幅等于输出摆幅，而★决定摆幅的主要是输入级。

（1）解决摆幅问题：输入级，在高低电平以此工作

（2）缺点：和增益，速度，噪声……随着变化

· 解决上述问题，请查看中提及的论文。

电源抑制

一.电源抑制比()

（1）定义：输入到输出的增益除以电源到输出的增益。

二.的电源抑制现象

从到的增益为，而，所以到增益就是

·

而当加入反馈通路时，可以通过计算知道，所以该电路在加入反馈前后是相对恒定的。（）

噪声

一.电流源噪声定理

（1）内容：和电流源对噪声的贡献与其跨导成正比

需要注意的一点是，如下图，这里的电流源的跨导指的是，而不是！

于是，这要求我们对电压摆幅与输入级噪声进行折中！这是由于在给定预算电流的情况下：

·

一.”转换”现象

（1）指数性质：对于小的阶跃输入，输入幅度增大一倍，响应曲线上每点增大一倍，斜率增大一倍

（2）转换现象：对于太大的输入，输出在某段时间表现出斜率不变的”斜坡”，称之为转换速度（SR/压摆率）

一般来讲，我们不希望”转换”的出现。当转换出现时，即使带宽足够大，大信号的传输速度也会受限。

★其出现的根本原因是有限

此外，如果放大一个正弦信号，那么我们需要压摆率

★★压摆率是输入的特性

二.转化的工作原理：“半边关断”

（1）/差动输入型

①情况一：有小的阶跃：（两边各一半）

则如图所示，将有的电流给充电。

★随着充电，上升，上升，减小，充电电流慢慢变小。

②情况二：的阶跃大到让某一边关断。

· ★则无论多大，只能提供那么大的电流，直到大到重回线性区。

如上图，此时转换速率最大为

· 注：对于差动输出而言，，使得，结果和是一样的。

（2）折叠式输入型(分类讨论)

情况一：

在这种情况下，转换速率为

情况二：：很慢的稳定过程

在此情况下，会被关断，严重下降导致输入端进入线性区，直到输入端导通。

· 解决半边关断的电路

方案一（少用）：分流

方案二：钳位（本质上也是分流）

（3）提高压摆率的折中问题

· 给定，为了让转换速率变大，需要更大，这要求版图中每个元件按比例扩大，这会导致引入更大的结电容和更大的功率。

三.一级高运放设计(推挽级)

设计原则：希望让电容器充电的★电流在转换期间自动上升，之后又自动恢复初值（减小功耗）

▲推挽级(AB类放大器)的定义

（1）推挽级：负载电流是一个“主动”的上拉元件

（2）“AB”类放大器：偏置电流非恒定的放大器（与之相反，具有恒定偏置电流的放大器称为A类放大器）

方案一：互补共源级

（1）工作原理：当低到让关断时，特别大

（2）缺点：电源抑制性差

方案二：相反单调性电流镜

（1）工作原理：控制电流，控制电流。

· 如图，蓝笔是信号通路。

方案三：相反单调性电流镜加入尾电流源

· 这实际上是以功率和极点换压摆率和共模抑制比的操作，下面会解释

（1）计算参数

①

②$A_{v}≈g_{m1}+(W_{4}/W_{8})g_{m5}$

③

· 极点：

· 零点（附加信号路径导致的）：

（2）★与极点的取舍：

· 为了增大压摆率，我们需要增大，这会导致镜像极点处电容加大，极点减小。

四.二级高运放设计(推挽级应用)

· 原理：阶跃，如果点敏捷，那么迅速上升，甚至接近，给推挽级提供了特别大的电流以提高

★· 与添加了尾电流源(方案三)相比，转换速率中大小由第一级控制

共模反馈的由来

一.上下电流源失配

①如图：的电流与的大小不同，这个后果十分严重！由于处电压可变，会导致或直接进入线性区！

具体有多大：

· 上下即使有的失配都能导致产生的电压！

二.两个认知误区

①差动反馈可以矫正输出电平？(不能！)

②在仿真中调整使得后，就不用共模反馈了？（不能！），因为上下电流源失配是随机的，你仿真不出来……

一.共模检测电路

方法一：超大电阻式（但比较常用）

·

①缺点：为了让几乎不变，巨大()，这让版图面积增大，且引入了很大的寄生电容.

方法二：源跟随器式

①缺点

（1）由于源跟随器的加入，电压裕度小了(经过了一个，原本是经过)

（2）需要或足够大（因为由如图两股电流汇聚而成，如果不满足的话会进入线性区导致不准）

方法三：深线性区（常用）

· 使得的相同，那么：

​

将共模信号转化为一个和差模无关的电阻信号

①缺点

（1）这两个管也会限制输出摆幅

（2）这两个管必须工作在深线性区，否则该电阻信号会与差模信号有关……

二.一级运放共模反馈电路

（一）电阻型

· 注意反馈极性

（1）原理：

（2）终态：

注：该反馈也可以加在电流源上

（二）深线性区型：未定

（1）终态：

（2）缺点：

①终态共模电压是器件参数的函数，随着温度变化。

②在图中，输出摆幅受到的限制(但图没有这个问题)

③的很大，引入了很大的电容

（3）敏感度：

在图中，

· 所以我们需要让的尽量大，但是以闭环增益为代价(书)

★（三）深线性区型：确定

（1）工作原理：大叠电流镜()

· 这么做是为了复制电流的同时，复制电压

满足①②

（2）终态：

（3）抑制沟道效应带来的复制偏差：

你可能会好奇红框里头的的作用，那我们来观察蓝笔的两条通路！

它们经过了相同的最终抵达，使得，这样抑制了沟道效应带来的电流源复制偏差！

（四）”二象性”电流源型：（非套筒可以用）

（1）定义(二象性电流源)：

· 指一个电流源既充当二极管连接性(为了固定)，又在小信号中充当电流源(保证增益)

如上图(b)

（2）终态：(可能有误)

（3）增益：由于点是地，，所以我们会希望大一点

（4）输出摆幅：选取让工作在线性区边缘，

（5）抽取电流：抽取电压，如同我们在第四章所做的一样，为了更大的电源裕度，我们可以如图(c)，抽取

三.两级运放共模反馈电路

方案一：反馈到二级（失败的尝试）

为了理解为什么这个方案是失败的，我建议你先看看方案二为什么可行。

（1）问题：在点处无反馈，如果，会让点处上升，直接让进入线性区，迫使

根本原因是该反馈机械地把往上掰

因此，我们希望变化，相应地自然变化才是好的

方案二：反馈到一级

注意极性(和反馈到二级相反)

（1）工作原理：

相比方案一，我们这里让下降，随之自然下降，总的来说，是：

过大→衰减→上升→下降→减小

（2）缺点

过多极点：3个(一个，输出节点一个，误差放大器一个)

由于共模检测电阻很大，与误差放大器的输入电容构成的极点不可忽略.

方案三：一二级独立回路

（1）电流全来源

在该结构中，，所以：

（2）增益

（3）缺点

，但是可以从点抽取一个电流解决这个问题

（4）如果第一级为套筒

如果第一级为套筒，那么可以用深线性区如（一）中操作。

一.超级晶体管的工作原理

关于其工作原理的解释有以下两种：

（一）提高论

· 当时，有，而电压裕度不变.

举个例子：

在该图中，增益

· 注：如果精确计算实际上是