可编程增益跨阻放大器使光谱系统的动态范围达到最大

　　要计算系统的总噪声，同样可以对TIA的噪声贡献和PGA的噪声贡献求和方根，如表3所示。本例假设PGA包括一个34 kHz滤波器。可以看到，增益为10时，TIA的噪声贡献乘以PGA增益后出现在PGA的输出端。

　　正如我们所预期的，PGA以10倍增益工作与PGA以1倍增益工作相比，输出噪声略大于10倍。

　　单增益级的噪声优势

　　另一种方法是使用具有可编程增益的跨阻放大器，彻底消除PGA级。图9显示了具有两个可编程跨阻增益(1 MΩ和10 MΩ)的理论电路。各跨阻电阻需要自己的电容来补偿光电二极管的输入电容。为与上例保持一致，两种增益设置下的信号带宽仍为34 kHz。这意味着，应选择一个0.47 pF电容与10 MΩ电阻并联。这种情况下，使用1 MΩ电阻时的输出电压噪声与公式12相同。使用10 MΩ跨阻增益时，较大的电阻导致较高的约翰逊噪声、较高的电流噪声(此时的电流噪声乘以10 MΩ而不是1 MΩ)和较高的噪声增益。同理，三个主要噪声源为：

　　总输出噪声为：

　　在输出端添加一个带宽为34 kHz的单极点RC滤波器可降低噪声，系统总噪声为460 μVrms。由于增益较高，fp2 更接近信号带宽，因此降噪效果不如使用1 MΩ增益那样显著。

　　表4是两种放大器架构的噪声性能小结。对于10 MΩ的跨阻增益，总噪声比两级电路低大约12%。

　　可编程增益跨阻放大器

　　图9显示了一个可编程增益跨阻放大器。这是一个很好的概念设计，但模拟开关的导通电阻和漏电流会引入误差。导通电阻引起电压和温度相关的增益误差，漏电流引起失调误差，特别是在高温时。

　　图10所示电路在每个跨阻分支中使用两个开关，从而避免了上述问题。虽然它需要的开关数量加倍，但左侧开关的导通电阻在反馈环路内，因此输出电压仅取决于通过所选电阻的电流。右侧开关看似输出阻抗，如果放大器驱动ADC驱动器等高阻抗负载，它产生的误差可忽略不计。

　　图10电路适用于DC和低频，但在关断状态下，开关上的寄生电容是另一大难题。这些寄生电容在图10中标记为Cp，将未使用的反馈路径连接到输出端，因此会降低整体带宽。图11显示这些电容最终如何连接到未选择的增益分支，从而将跨阻增益变为选定增益与未选定增益衰减版本的并联组合。