Как видно из выражения (7.21) для увеличения отношения сигнал/шум необходимо увеличивать сопротивление нагрузки (т.е. R). В этом случае шумы будут определяться слагаемыми С2, С3, С4. Какое из этих слагаемых будет наибольшим, зависит от полосы пропускания ФПУ и типа используемого в усилителе входного транзистора. При R®¥
(7.22)
Если обозначит как R*ус отношение Uус/Iус= R*ус , то на высоких частотах при выполнении условия B>Ö3/2pCR*ус = (Df)0 слагаемое С2, характеризую-щее шумовое напряжение, будет преобладать над слагаемым С4, определяющим шумовой ток. На низких частотах, то есть при B<(Df)0, слагаемое С4 шумового тока усилителя превышает слагаемое С2 шумового напряжения.
Определим величину шумов усилительного каскада на биполярном и полевом транзисторах.
Усилительный каскад на биполярном транзисторе. В схеме с общим эмиттером шум базового тока представляется параллельным источником шумового тока со спектральной плотностью Iус2 = 2eIб, Iб=Iк/b, где Iб,Iк - ток базы и коллектора транзистора, соответственно, b - коэффициент передачи тока базы.
Дробовый шум коллекторного тока может быть представлен источником шумового тока на выходе усилительного каскада со спектральной плотностью Iкш2 = 2eIк. Приводя этот шум ко входу, получим эквивалентный генератор шумового напряжения со спектральной плотностью
Входная проводимость транзистора дается выражением
где rб,Сбк,Сбэ – сопротивление базы емкости коллекторного и эмиттерного переходов транзистора, соответственно.
Полная входная проводимость входной цепи с усилителем на биполярном транзисторе равна
В усилительном каскаде на биполярном транзисторе существует оптимальный коллекторный ток, при котором шум схемы минимален. При оптимальном коллекторном токе шумы базового и коллекторного токов равны. Схема на биполярном транзисторе при высоких скоростях передачи производит меньший шум, чем схема на полевом транзисторе. Это объясняется тем, что у биполярного транзистора имеется возможность увеличить коллекторный ток, уменьшая тем самым вклад в общий шум от последовательного генератора напряжения. Оптимальный коллекторный ток прямо пропорционален скорости передачи.
Усилительный каскад на полевом транзисторе. Основными источниками шумов такого усилительного каскада являются: - дробовый шум, вызываемый током затвора, шум проводимости канала.
Спектральная плотность шумов параллельного источника тока усилительного каскада на полевом транзисторе равна Iус2 = 2eIз, где Iз - ток затвора.
Спектральная плотность шумов проводимости канала на выходе усилителя (в цепи стока) равна
(Iус вых)2 = 4kBTГgТР,
где gТР - крутизна полевого транзистора, Г = 0,7 для кремниевого полевого транзистора, Г = 1,1 для полевого транзистора из InGaAs.
Приводя шумы проводимости канала ко входу усилителя, получим последовательный источник напряжения со спектральной плотностью
Хотя использование большого входного сопротивления повышает отношение сигнал/шум, однако оно порождает два существенных неудобства:
коррекция должна быть индивидуальной для каждой схемы (меняется емкость Cвх);
уменьшается динамический диапазон усилителя.
Следует отметить, что приведенная эквивалентная схема является упрощенной, она справедлива для частот порядка сотни мегагерц. На более высоких частотах необходимо учитывать частотную характеристику усилителя (паразитные емкости), шумы сопротивления базы и др.
Пример расчета. Рассчитаем чувствительность цифрового ФПУ с высокоимпедансным усилителем на биполярном и полевом транзисторах.
Исходные данные. Скорость цифрового сигнала V=140 Мбит/с; длина оптической волны l=1.55мкм; вероятность ошибки – 10-9 (отношение сигнал/шум (по току) » 12); полоса пропускания фильтра численно равна 0.8×V, т.е. 112 МГц; p-i-n - фотодиод (чувствительность S = 0.8 А/Вт, темновой ток IТ = 10-8 А).
Биполярный транзистор. Его параметры: коллекторный ток Iк =0.5 мА; коэффициент передачи тока эмиттера b = 100; суммарная входная емкость С = 5 пФ; входное сопротивление транзистора определяется следующим соотношением Rвх = (kTb)/(eIк) » 5 кОм. Поскольку усилитель высокоимпедансный Rвх << Rн, то в соотношении (7.21) R = Rвх.
Iус2 = 2eIк/b = 1.6×10-24 А2/Гц 
Подставляя указанные параметры в соотношение (7.21) методом подбора находим, что Рс = 4.5×10-7 Вт, т.е. чувствительность ФПУ составляет - 33.5 дБм. Для скорости передачи V = 8 Мбит/с этот параметр составляет - 41 дБм.
Полевой транзистор. Его параметры: материал – кремний; ток затвора Iз = 10-9 А; крутизна характеристики 10 мА/В; Г = 0.7; суммарная входная емкость С = 10 пФ; так как входное сопротивление полевого транзистора много больше Rн, то R = Rн = 100кОм.
Iус2 = 2eIз = 2×10-28 А2/Гц 
Аналогичный расчет показывает, что Рс = 4.5×10-7 Вт, т.е. чувствительность ФПУ составляет – 31.5 дБм. Для скорости передачи V = 8 Мбит/с этот параметр составляет - 47 дБм. Таким образом на низких частотах (при низких скоростях передачи) меньшими шумами обладает полевой транзистор, на высоких частотах – биполярный.