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可编程增益跨阻放大器使光谱系统的动态范围达到最大(三)

作者:时间:2013-10-31来源:网络收藏

计算TIA噪声

  跨阻有三个主要噪声源:运算的输入电压噪声、输入电流噪声和反馈电阻的约翰逊噪声。所有这些噪声源通常都表示为噪声密度。要将单位转换为V rms,须求出噪声功率(电压噪声密度的平方),然后对频率积分。一种精确但简单得多的方法是将噪声密度乘以等效噪声带宽(ENBW)的平方根。可以将的闭环带宽建模为主要由反馈电阻Rf和补偿电容Cf决定的一阶响应。使用稳定性示例中的规格,求得闭环带宽为:

  使用稳定性示例中的规格,求得闭环带宽为:(3)

  要将3 dB带宽转换为单极点系统中的ENBW,须乘以π/2:

  可编程增益跨阻放大器使光谱系统的动态范围达到最大(三)(4)

  知道ENBW后,就可以求出反馈电阻造成的均方根噪声和运算的电流噪声。电阻的约翰逊噪声直接出现在输出端,运算的电流噪声经过反馈电阻后表现为输出电压。

  运算放大器的电流噪声经过反馈电阻后表现为输出电压。(5)

  运算放大器的电流噪声经过反馈电阻后表现为输出电压。(6)

  其中,k是波尔兹曼常数,T是温度(单位K)。

  最后一个来源是运算放大器的电压噪声。输出噪声等于输入噪声乘以噪声增益。考虑跨阻放大器噪声增益的最佳方式是从图7所示的反相放大器入手。

  可编程增益跨阻放大器使光谱系统的动态范围达到最大(三)

  图7. 反相放大器噪声增益

  此电路的噪声增益为:

  此电路的噪声增益为:(7a)

  使用图4a所示的光电二极管放大器模型,噪声增益为:

  使用图4a所示的光电二极管放大器模型,噪声增益为:(7b)

  其中,Zf是反馈电阻和电容的并联组合,Zin 是运算放大器输入电容与光电二极管的分流电容和分流电阻的并联组合。

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关键词: 可编程 增益跨阻 放大器
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