Sampling Circuits That Break the kT/C Thermal Noise Limit

作者：Ron  Kapusta,  Haiyang  Zhu,  Colin  Lyden

摘要：Several  circuit-level  techniques  are  described  which  are  used  to  reduce  or  cancel  thermal  noise  and  break  the  so-called  kT/C  limit.  kT/C  noise  describes  the  total  thermal  noise  power  added  to  a  signal  when  a  sample  is  taken  on  a  capacitor.  In  the  first  proposed  technique,  the  sampled  thermal  noise  is  reduced  by  altering  the  relationship  between  the  sampling  bandwidth  and  the  dominant  noise  source,  providing  a  powerful,  new  degree  of  freedom  in  circuit  design.  In  the  second  proposed  technique,  thermal  noise  sampled  on  an  input  capacitor  is  actively  canceled  using  an  amplifier,  so  that  the  noise  at  the  amplifier  output  can  be  controlled  independently  of  input  capacitor  size.  Measurements  from  two  test  chips  are  presented  which  demonstrate  sampled  thermal  noise  power  reduction  of  48%  and  67%,  respectively,  when  compared  with  conventional  kT/C-limited  sampling.