Для создания шума устройства и моделирования отклика линейной цепи можно использовать блок мастера линейных цепей. Генераторы шума устройства встроены в системный блок MATLAB, который конфигурируется мастером линейных схем, и включают шум мерцания, а также равномерно распределенный гауссов шум.
Примечание
Мастер линейных цепей также предлагает тип источника шума устройства для входного порта, через который можно ввести собственную модель шума устройства. Для любого данного устройства следует использовать либо входной порт источника шума устройства, либо внутренний генератор шума устройства, но не оба.
Генераторы шума устройства предназначены для моделирования текущего шума, производимого резисторами и полупроводниковыми приборами, такими как МОП-транзисторы. На вкладке «Генераторы шума устройства» Мастера линейных цепей можно выбрать из списка резисторов и управляемых источников тока элементы схемы, для которых можно смоделировать шум устройства. Чтобы смоделировать источник шума устройства, выберите элемент схемы из списка, включите его генератор шума устройства и задайте параметры для этого генератора шума устройства. Чтобы отключить генератор шума устройства, выберите элемент схемы и отключите его генератор шума устройства.
Можно настроить генератор шума устройства, используя три параметра: Коэффициент шума, Угловая частота и Независимый источник шума/Начальное значение генератора шума.
Параметр коэффициента шума определяет спектральную плотность генерируемого шума посредством уравнения
i2 = 4kTG
где i2 - спектральная плотность шума в A2/Hz, k - постоянная Больцмана, T - температура в градусах Кельвина, а G2 - коэффициент шума в единицах проводимости (Сименс или 1/Ом).
Для резисторов шумом устройства является шум Джонсона/Найквиста, а коэффициентом шума является G = 1/R, где R - проводимость резистора. Мастер линейных цепей выполняет этот расчет из значения резистора в списке соединений и устанавливает коэффициент шума на результирующую проводимость.
Для МОП-транзисторов коэффициент шума равен G = γ gdso, где γ имеет нижнюю границу 2/3 для МОП-транзисторов с относительно длинной длиной канала и может составлять 1,5 или более для МОП-транзисторов короткого канала. gdso - выходная проводимость при нулевом смещении стока. Поскольку γ зависит от процесса, необходимо выполнить этот расчет и ввести результирующий коэффициент шума.
Параметр Corner frequency определяет шум мерцания для устройства. Спектральная плотность шума мерцания увеличивается приблизительно как 1/f. Угловая частота - это частота, при которой шум мерцания приблизительно равен спектральной плотности равномерно распределенного теплового шума. Угловая частота зависит от процесса, но обычно имеет значение около 1 кГц.
В системном блоке MATLAB, сконфигурированном мастером линейных схем, частотная характеристика мерцающего шума реализуется фильтром, который точно создает спектральную плотность 1/f от угловой частоты до четырех десятилетий ниже угловой частоты. При еще более низких частотах моделируемый шум мерцания является по существу постоянным.
Хотя большинство источников шума устройства статистически независимы друг от друга, существуют случаи, когда один и тот же процесс шума влияет на выходные сигналы множества устройств. В наиболее распространенном случае включите независимый источник шума. Однако, когда несколько устройств должны управляться одним и тем же стохастическим процессом, отключите независимый источник шума в генераторе шума устройства для каждого из этих устройств и установите начальное число генератора шума в одно и то же положительное целое число. Результирующие генераторы шума устройства совместно используют тот же стохастический процесс, но статистически независимы от всех других генераторов шума устройства.