5 电流噪声对跨阻配置的影响

上一节展示了一个将高源阻抗连接到同相放大器输入的示例。Ph 传感器是传感器的常见示例，该传感器通常连接到同相输入，阻抗范围为 10MΩ 至 1000MΩ。跨阻放大器是另一种使用高阻抗并将电流噪声视为重要误差源的常见配置。跨阻放大器的常见应用是将光电二极管的输出电流转换为电压。在许多情况下，光电二极管电流可能非常低，因此需要较大的反馈阻抗。

对于跨阻放大器，使用大反馈电阻器也会严重限制放大器带宽。在此示例中，电流增益 (V_out/i_in) 的带宽限制为 1.59kHz ($f_c=1/\left(2\pi R_f{C}_f\right)=1.59kHz$ )。请注意，Cf 是反馈电阻器的寄生电容和添加的任何外部电容的组合。对于跨阻放大器，需要一定的反馈电容来确保放大器的稳定性。与同相配置一样，带宽限制将在 f 平方噪声开始之前很久使噪声和信号增益滚降，因此无法在输出频谱中看到 f 平方噪声。

与同相情况相比，电流噪声在源阻抗路径与共模和寄生输入电容器路径之间进行了分流。但是，对于跨阻放大器，所有电流噪声都强制流经反馈电阻器。也就是说，对于在反相节点上的寄生电容中产生的任何电流，一个相等的反向电流将流经反馈网络。反相节点上的任何附加寄生电容都会导致跨阻放大器的 f 平方噪声增大。反相输入端的此电容不会直接影响信号带宽，但从实际角度来看，需要通过增大反馈电容来抵消该电容，以实现放大器稳定性。增大跨阻放大器上的反馈电容器将降低带宽。另一方面，增大寄生电容同相输入将直接降低同相放大器的带宽。关键点是，从电流噪声的角度来看，同相放大器相对于跨阻放大器而言具有一些优势。图 5-4 展示了总 RMS 噪声的跨阻和同相配置之间的比较。