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4.6 PGA855 電流噪聲和源電阻

PGA855 輸入電流噪聲密度與產(chǎn)生電壓噪聲的源電阻相互作用。我們來看一個在放大器輸入端測量電橋傳感器的示例。電阻式電橋傳感器具有熱噪聲貢獻，濾波器和電橋傳感器的組合電阻與 PGA 輸入電流噪聲密度成比例。

圖 7-13 展示了電路中等效輸入源電阻的推導(dǎo)過程：

圖 4-4 PGA855 電流噪聲和源電阻

圖 7-13 右側(cè)的電路顯示了簡化的 PGA855 噪聲模型，其中等效輸入電阻 (R_EQ) 具有熱噪聲密度 (e_NR) 貢獻，而 PGA 輸入電流噪聲密度 (I_{N_P}, I_{N_N}) 與 R_EQ 相互作用。

R_EQ 是電橋傳感器電阻 (R_SEN) 和輸入濾波器電阻 (R_{IN_FIL}) 的函數(shù)。方程式 12 求解 PGA855 每個輸入端子的等效輸入電阻：

方程式 12.

R_{E Q} = (R_{S E N} | | R_{S E N}) + R_{I N_F I L} = \frac{R_{S E N}}{2} + R_{I N_F I L}

方程式 13 提供 PGA855 每個輸入端子的電阻器熱噪聲頻譜密度，其中 T 是以開爾文為單位的絕對溫度，k 是玻爾茲曼常數(shù) 1.3807 x 10^-23 焦耳/°K：

方程式 13.

e_{N_R E Q} = \sqrt{4 \times k \times T \times R_{E Q}}

等效源電阻與 PGA855 電流噪聲密度相互作用，在儀表放大器的輸入端產(chǎn)生電壓噪聲。方程式 14 計算 PGA855 的每個輸入端子處產(chǎn)生的噪聲：

方程式 14.

e_{i N} = i_{N} \times R_{E Q}

計算總計電流和電阻器噪聲需使用平方和根組合每個放大器輸入端子處的電阻器熱噪聲和電流噪聲分量。方程式 15 提供總計電流和電阻器噪聲密度：

方程式 15.

e_{i N_R} = \sqrt{({2 \times e}_{i N}^{2} + {2 \times e}_{N_R E Q}^{2})}

方程式 16 以有效噪聲帶寬的函數(shù)的形式計算 RTI 電流和電阻器噪聲，單位為 μVRMS：

方程式 16.

E_{i N_R} = e_{i N_R} \times \sqrt{E N B W}

表 7-6 展示了 R_SEN =2kΩ、R_{IN_FIL} = 100Ω 且 ENBW = 45.5kHz 時 PGA 電路的 RTI 電流和源電阻噪聲。輸入端的電阻器和電流噪聲貢獻在 PGA 增益下保持恒定。當此輸入噪聲貢獻以輸出為基準時，需要將輸入噪聲乘以 PGA 增益。

表 4-3 PGA855 以輸入為基準的電流和源電阻噪聲

i_N (pA / √Hz)	R_EQ (Ω)	e_{N_REQ} (nV / √Hz)	e_iN (nV / √Hz)	E_{iN_R(RTI)} (μVRMS)
0.3	1.1k	4.26	0.33	1.29