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）

　　如果在跨阻放大器之后添加一个PGA，输出端的噪声将是PGA噪声加上TIA噪声乘以额外增益的和。例如，假设应用需要1和10的增益，使用总输入噪声密度为10 nV/√Hz的PGA，那么PGA造成的输出噪声将是10 nV/√Hz或100 nV/√Hz。

　　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：

　　（14）

　　（15）

　　（16）

　　（17）

　　（18）

　　总输出噪声为：

　　（19）

　　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%。