噪声容限

定义

输入信号上叠加的噪声电压只要不超过允许值,就不会影响电路的正常逻辑功能,这个允许值称为噪声容限(抗干扰能力)

性质

噪声容限越大,抗干扰能力越强。

求解

在这里插入图片描述
VNH高电平噪音容量
VNL低电平噪音容量
VOH输出高电平(min:允许的最小值)
VOL输出低电平(max:允许的最大值)
VIH输入高电平(min:允许的最小值)
VIL输入低电平(max:允许的最大值)
在这里插入图片描述
红色区域均有效,其实就是输入在多大的电压范围不会导致输出出错

### Cadence仿真中噪声容限的相关设置与分析方法 Cadence是一款广泛应用于集成电路设计的EDA工具,在数字电路和模拟电路的设计中具有重要作用。对于CMOS与NMOS反相器而言,噪声容限是一个重要的性能指标,它反映了电路对外部干扰信号的抵抗能力[^1]。 #### 1. 噪声容限的概念及其重要性 噪声容限定义为输入电压变化范围内的最大允许扰动量,分为高电平噪声容限(HNLM)和低电平噪声容限(LNLM)。这些参数可以通过电压传输特性(VTC)曲线计算得出。具体来说,HNLM是从逻辑高电平阈值到电源电压之间的差值;而LNLM则是从零伏特到逻辑低电平阈值之间的差值[^2]。 #### 2. 使用Cadence进行噪声容限仿真 在Cadence环境中,可通过以下步骤完成噪声容限的仿真: ##### (a) 设计电路模型 构建目标电路模型,例如CMOS或NMOS反相器。确保所有器件参数已正确配置,并连接必要的偏置网络以稳定工作点[^3]。 ##### (b) 配置直流扫描(DC Sweep) 为了获取完整的VTC曲线,需执行DC Sweep操作。这一步骤涉及逐步改变输入节点上的控制电压并记录对应的输出响应。通常情况下,输入变量应覆盖整个供电轨范围(即从GND至VDD)。 ```tcl // DC sweep setup example in Spectre netlist format .dc input_voltage 0 5 0.01 .print dc v(output_node) .endc ``` ##### (c) 启用噪声分析选项 当关注于评估实际应用条件下的抗噪表现时,则还需要启用专门针对随机过程引起的波动效应建模的功能——Noise Analysis模块。此功能能够量化由于热运动等因素引发的小幅扰动如何影响最终系统的稳定性[^3]。 注意:如果仅关心静态意义上的理论极限而非动态行为的话,则无需运行额外的时间域或者频域测试即可满足需求。 ##### (d) 解读结果数据 最后阶段便是依据所得图表资料提取所需的关键数值信息。比如利用先前提到的方法确定上下边界位置进而推导出具体的HNLM/LNML大小等等[^2]。 #### 3. 结果解释注意事项 尽管上述流程看似简单明了,但在实践过程中仍可能存在一些容易忽略的地方需要注意: - **精度调整**:适当调节步长参数可以获得更加精细的结果呈现效果; - **温度依赖性考量**:考虑到不同环境下材料属性可能会有所差异因此建议同步考察多种工况组合情形下的一致性特征; - **寄生元件处理**:真实世界里的互连线往往伴随着不可避免的杂散容量电阻等问题所以最好将其纳入整体框架之中加以考虑以便获得更为贴近实际情况的答案。 --- ### 示例代码片段 以下是基于Spectre语法的一个简化版脚本实例用于演示目的: ```spectre * CMOS Inverter Noise Margin Simulation Example .options temp=27 nomod nopage .lib 'cmos_180nm.s' tt vin vin gnd pwl(0ms 0v 1ns 5v) m1 out mid vdd vdd nmos l=0.18u w=2u ad=... as=... m2 out mid gnd gnd pmos l=0.18u w=4u pd=... ps=... .dc vin 0 5 0.01 .noise v(out) vin dec 100 1k 1meg .print dc v(mid) i(m1.cds) .end ``` ---
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