共源与共源跨阻前置放大器噪声对比与灵敏度分析

"模拟技术中的跨阻前置放大器的噪声和灵敏度" 在模拟技术中，尤其是在设计前置放大器时，噪声和灵敏度是至关重要的考量因素。噪声会干扰信号的传输，导致误码率增加，因此需要确保信号的幅值足够大以克服噪声。共源前置放大器和共源跨阻前置放大器是两种常见的放大电路，它们在噪声特性和灵敏度方面有所不同。 首先，让我们了解一下基本的电子噪声类型。电子噪声主要包括热噪声、散粒噪声和1/f噪声等。热噪声源于电阻的热运动，表现为电流或电压的随机波动；散粒噪声源于电子的不连续性，特别是在低电流水平时更为显著；1/f噪声则在低频段特别突出，它的频率依赖性呈现出与频率倒数成比例的特性。 在共源前置放大器中，如图1（a）所示，输入端的等效输入电容CT由探测器电容CD、栅电容CGS以及探测器和晶体管线间的电容GS共同构成。主要的噪声源是电阻RL的热噪声和晶体管沟道电阻的热噪声。电阻RL的噪声电流谱密度可以用公式表示，而晶体管沟道电阻的输入电压噪声谱也有相应的表达式，其中ΓF是与材料特性和工作状态相关的系数。 对于共源跨阻放大器，如图1（b），其特点是具有较高的输入阻抗，这使得反馈电阻的值可以设置得较大，从而有效地降低噪声电流。这种放大器的等效输入噪声电流谱与共源前置放大器有所不同，而且由于其输入电阻小，可以在保持较低噪声的同时拥有较宽的带宽。 灵敏度是衡量放大器对微弱信号响应能力的指标。在分析噪声和灵敏度时，需要计算总的输入噪声电流谱，并结合放大器的增益（gm）和负载电阻RL进行分析。在某些情况下，如OEIC（Opto-Electronic Integrated Circuit，光电集成电路）可以减少寄生电容，进一步提高噪声性能和灵敏度。 在光通信系统中，例如二进制编码，噪声不仅会影响信号的传输，还可能导致逻辑错误。因此，需要对噪声电流进行积分，考虑探测器漏电流iL引起的散粒噪声，以评估在特定带宽下的误码率。 总结来说，模拟技术中的跨阻前置放大器设计需要综合考虑噪声源、噪声特性、输入电容、负载电阻等因素，以优化电路的灵敏度和信噪比。通过合理选择元件参数和电路结构，可以实现高噪声抑制和高灵敏度的放大器，这对于保证信号的准确传输至关重要。