مدل‌سازی نویز فرکانس پایین با استفاده از emd منطبق بر نتایج تجربی

مدلسازی و تخمین نویز فرکانس پایین یک مسئله مهم در طراحی مدارهای آنالوگ، دیجیتال و به‌خصوص در طراحی تراشه‌های cmos با طول کانال کوتاه است. مدل‌هایی که تاکنون برای نویز ارائه شدند، انطباق مناسبی با نتایج تجربی در فرکانس‌های بسیار نزدیک به dc برای تقویت‌کننده‌ها و در فرکانس‌های بسیار نزدیک به فرکانس حامل برای نوسانسازها ندارند. همچنین، اندازه‌گیری این نویز نیاز به استفاده از تجهیزات خاص و بسیار گران‌قیمت دارد؛ از این رو، در این مقاله، ضمن بررسی مشخصات نویز فرکانس پایین به کمک روش emd، کران‌های به تله افتادن و رهاشدن حامل‌ها براساس احتمالات مربوطه نیز استخراج شده‌اند و یک مدل پیشنهادی بر مبنای نتایج حاصله و مبتنی بر تغییر تعداد حامل‌ها ارائه می‌شود. در ادامه سیستم اندازه‌گیری کم‌هزینه برای فرکانس‌های پایین معرفی می‌شود. سپس، صحت عملکرد این سیستم اندازه‌گیری و مدل پیشنهادی، ارزیابی و با روش‌های رایج مدلسازی نویز مقایسه می‌شود. نتایج ارزیابی نشان‌دهندۀ موفقیت روش اندازه‌گیری پیشنهادی در اندازه‌گیری و قابلیت مدل پیشنهادی در تخمین نویز بسیار نزدیک به فرکانس dc است.

low-frequency noise modeling using emd with experimental results validation

low-frequency noise modeling and estimation is a critical issue in the design of analog and digital circuits, especially for short-channel cmos technologies. the conventional noise models do not fit the experimental results adequately at frequencies close to dc for amplifiers and close to the carrier frequency for oscillators. furthermore, measuring this noise necessitates the use of specialized and expensive equipment. in this paper, the bound of carrier trapping and releasing are extracted while examining the characteristics of low-frequency noise using the emd method, and an innovative model based on carrier number fluctuations is proposed. the method introduces a low-cost measurement system for low-frequency noise. the performance accuracy of this measurement system and the proposed model is evaluated and compared with conventional noise modeling methods. the evaluation results demonstrate the success of the proposed measurement setup and model in estimating near-dc noise.