噪聲

最后，我們需要最大化信噪比（SNR）。在進行仿真以前進行簡單的理論噪聲分析會有所幫助。圖4顯示了電荷放大器的主噪聲源。輸出噪聲譜密度可以表示為：

其中

圖4 電荷放大器的噪聲源

且s = 2πfj.方程式5為電荷放大器的經典噪聲解決方案。相對于Cd，Ca一般非常小。因此，方程式5可以簡化為：

實際上，如果考慮使用高通濾波器極頻以上頻率，則可以進一步減小第二項：

我們可以使用幾種方法來對各種趨勢進行分析。極點（RFBCFBS + 1 項）可以被看作是恒定，因為增加RFB會要求降低CFB，反之亦然。從這個角度來看，增加 RFB會增加方程式8的三項。第一項相應的電壓噪聲會隨RFB線性增加；第二項相應的電壓噪聲也會增加；第三項相應的電壓噪聲會隨RFB的平方根增加，因為 ERFB= ，其中 k=玻耳茲曼常數，而T=凱氏度溫度。然而，由于CFB變得更小，增益會隨RFB增加（參見方程式3）。隨RFB增加而出現的信號增加，與方程式8中前兩個噪聲項的所有增加相似，但大于最后一個噪聲項的增加，從而改善了總SNR.歸根結底就是要盡可能多地增加RFB.需要注意的另一個趨勢是從噪聲角度來看，傳感器的寄生電容越多，傳感器就越不那么理想。

仿真結果

為了獲得更為實際的電路實施，我們選用了TI的OPA337.這款放大器擁有低輸入電壓和低輸入電流噪聲（請參見圖5），同時接受3V單極電源。圖6顯示了TI SPICE型仿真程序中這種電路的模型，即TINA-TI.

圖5 OPA337的輸入電壓和輸入電流噪聲

圖6 使用OPA337的電路TINA-TI模型

這種實施中，極點為0.86 Hz.我們可以在5 Hz下對方程式7進行分析，以仔細檢查公式的精確度：

●在第一項中，如果INA ≈ 0.01 fA/√HZ ，且RFB =270MΩ，則該項對輸出噪聲的貢獻值約為2.7 nV/ √HZ /5.85=0.5 nV/√HZ 。

●在第二項中，如果EA ≈ 60 nV/√HZ ，則這一項對輸出噪聲的貢獻值約為 120nV /√HZ 。

●在第三項中，如果RFB = 270MΩ，則這一項對輸出噪聲的貢獻值約為2μV/√HZ /5.85=340 nV /√HZ 。