可編程增益跨阻放大器使光譜系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍達(dá)到最大（三）

計(jì)算TIA噪聲

　　跨阻放大器有三個(gè)主要噪聲源：運(yùn)算放大器的輸入電壓噪聲、輸入電流噪聲和反饋電阻的約翰遜噪聲。所有這些噪聲源通常都表示為噪聲密度。要將單位轉(zhuǎn)換為V rms，須求出噪聲功率（電壓噪聲密度的平方），然后對(duì)頻率積分。一種精確但簡(jiǎn)單得多的方法是將噪聲密度乘以等效噪聲帶寬（ENBW）的平方根?？梢詫?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/放大器">放大器的閉環(huán)帶寬建模為主要由反饋電阻Rf和補(bǔ)償電容Cf決定的一階響應(yīng)。使用穩(wěn)定性示例中的規(guī)格，求得閉環(huán)帶寬為：

　　（3）

　　要將3 dB帶寬轉(zhuǎn)換為單極點(diǎn)系統(tǒng)中的ENBW，須乘以π/2：

　　（4）

　　知道ENBW后，就可以求出反饋電阻造成的均方根噪聲和運(yùn)算放大器的電流噪聲。電阻的約翰遜噪聲直接出現(xiàn)在輸出端，運(yùn)算放大器的電流噪聲經(jīng)過(guò)反饋電阻后表現(xiàn)為輸出電壓。

　　（5）

　　（6）

　　其中，k是波爾茲曼常數(shù)，T是溫度（單位K）。

　　最后一個(gè)來(lái)源是運(yùn)算放大器的電壓噪聲。輸出噪聲等于輸入噪聲乘以噪聲增益?？紤]跨阻放大器噪聲增益的最佳方式是從圖7所示的反相放大器入手。

　　圖7. 反相放大器噪聲增益

　　此電路的噪聲增益為：

　　（7a）

　　使用圖4a所示的光電二極管放大器模型，噪聲增益為：

　　（7b）

　　其中，Zf是反饋電阻和電容的并聯(lián)組合，Zin 是運(yùn)算放大器輸入電容與光電二極管的分流電容和分流電阻的并聯(lián)組合。