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

作者: 時(shí)間:2013-10-31 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò ) 收藏

計算TIA噪聲

  跨阻有三個(gè)主要噪聲源:運算的輸入電壓噪聲、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。要將單位轉換為V rms,須求出噪聲功率(電壓噪聲密度的平方),然后對頻率積分。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://dyxdggzs.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和補償電容Cf決定的一階響應。使用穩定性示例中的規格,求得閉環(huán)帶寬為:

  使用穩定性示例中的規格,求得閉環(huán)帶寬為:(3)

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

  可編程增益跨阻放大器使光譜系統的動(dòng)態(tài)范圍達到最大(三)(4)

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

  運算放大器的電流噪聲經(jīng)過(guò)反饋電阻后表現為輸出電壓。(5)

  運算放大器的電流噪聲經(jīng)過(guò)反饋電阻后表現為輸出電壓。(6)

  其中,k是波爾茲曼常數,T是溫度(單位K)。

  最后一個(gè)來(lái)源是運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。

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

  圖7. 反相放大器噪聲增益

  此電路的噪聲增益為:

  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:

  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。

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