跨阻型放大器应用中关注的指标

运算放大器常见指标及重要特性

运算放大器常见指标及重要特性运算放大器是一种电子放大器，用于放大微弱电信号。

它是现代电子系统中的关键组件之一，广泛应用于各种电路中，如音频放大器、通信电路、仪器仪表、运算放大电路等。

了解运算放大器的常见指标和重要特性对于正确选择和应用运算放大器至关重要。

下面是关于运算放大器常见指标和重要特性的详细介绍。

1.常见指标(1)增益：运算放大器的增益是指输入信号和输出信号之间的放大倍数。

运算放大器的增益通常用电压增益来表示，即输出电压与输入电压之比。

(2)输入阻抗：运算放大器的输入阻抗是指输入端对外界电路的负载特性，也就是输入电路对外界电路之间的阻抗。

输入阻抗越大，对外界电路的负载影响越小。

(3)输出阻抗：运算放大器的输出阻抗是指输出端对外界电路的负载特性，也就是输出电路对外界电路之间的阻抗。

输出阻抗越小，对外界电路的阻抗匹配越好。

(4)带宽：运算放大器的带宽是指在指定的增益范围内，能够传递的频率范围。

带宽越大，运算放大器能够传递的高频信号越多。

(5)零点抵消：运算放大器的零点抵消是指在输出电压为零时，输入电压不为零的情况下，输出电压的漂移量。

零点抵消越好，运算放大器的精度越高。

2.重要特性(1)运算精度：运算放大器的运算精度是指在给定的测量条件下，输出结果与实际值之间的偏差大小。

运算精度越高，运算放大器输出的信号越准确。

(2)稳定性：运算放大器的稳定性是指在不同工作条件下，输出信号的稳定程度。

稳定性越好，运算放大器的输出信号波动越小。

(3)噪声：运算放大器的噪声是指在运放输入端产生的不可避免的电压或电流波动。

噪声越小，运算放大器的信噪比越高。

(4)温度漂移：运算放大器的温度漂移是指在温度变化的情况下，输出信号的稳定程度。

温度漂移越小，运算放大器的性能越稳定。

(5)电源电压范围：运算放大器的电源电压范围是指能够正常工作的电源电压范围。

电源电压范围越大，运算放大器的适用范围越广。

(6)输入偏置电流：运算放大器的输入偏置电流是指在没有输入信号的情况下，输入端电流的大小。

运算放大器15个常见指标介绍

运算放大器15个常见指标介绍在运放开环使用时，加载在两个输入端之间的直流电压使得放大器直流输出电压为 0。

优劣范围：1µV 以下，属于极优秀的。

100µV 以下的属于较好的。

最大的有几十mV。

对策：1 选择 VOS远小于被测直流量的放大器，2 过运放的调零措施消除这个影响3 如果你仅关心被测信号中的交变成分，你可以在输入端和输出端增加交流耦合电路，将其消除。

如果 IB1=IB2，那么选择 R1=R2//RF，可以使电流形成的失调电压会消失。

但实际中IB1=IB2很难满足失调电压漂移（Offset Voltage Drift）定义：当温度变化（µV/°C）、时间持续（µV/MO）、供电电压（µV/V）等自变量变化时，输入失调电压会发生变化。

后果：很严重。

因为它不能被调零端调零，即便调零完成，它还会带来新的失调。

对策：第一，就是选择高稳定性，也就是上述漂移系数较小的运放。

第二，有些运放具有自归零技术，它能不断地测量失调并在处理信号过程中把当前失调电压减掉。

输入偏置电流（Input bias current， IB）定义：当输出维持在规定的电平时，两个输入端流进电流的平均值。

Ib=（Ib1+Ib2）/2优劣范围：60fA~100µA。

后果：第一，当用放大器接成跨阻放大测量外部微小电流时，过大的输入偏置电流会分掉被测电流，使测量失准。

第二，当放大器输入端通过一个电阻接地时，这个电流将在电阻上产生不期望的输入电压。

对策：为避免输入偏置电流对放大电路的影响，最主要的措施是选择 IB较小的放大器。

输入失调电流（Input offset current， IOS）定义：当输出维持在规定的电平时，两个输入端流进电流的差值。

优劣范围：20fA~100µA。

Ib=Ib1-Ib2后果：失调电流的存在，说明两个输入端客观存在的电流有差异，无法用外部电阻实现匹配抵消偏置电流的影响。

高速跨阻放大器带宽扩展技术

高速跨阻放大器带宽扩展技术通常包括以下几种：
1. 负反馈：通过引入负反馈，可以降低放大器的增益带宽乘积（GBW）。

但是，需要注意的是，在高速应用中，应避免引入深度负反馈，因为这可能会影响电路的稳定性。

2. 差分放大器：使用差分放大器可以增加放大器的开环增益，从而增加GBW。

3. 采用具有高输入阻抗和低噪声的运算放大器：运算放大器的高输入阻抗意味着它不会产生过多的内部电阻噪声，这可以增加开环增益，从而增加GBW。

4. 采用有源负载技术：在跨阻放大器中，使用有源负载可以增加放大器的开环增益和相位裕量，从而提高放大器的稳定性，进一步扩展带宽。

5. 采用补偿技术：通过使用补偿技术，如频率补偿，可以改善放大器的频率响应，从而扩展带宽。

6. 采用巴特沃斯响应：选择巴特沃斯响应的放大器可以最大限度地减少增益平坦度对带宽的影响。

7. 采用带宽扩展网络（BEND）：在某些情况下，使用带宽扩展网络可以显著增加放大器的开环增益和带宽。

需要注意的是，以上技术不是独立使用的，通常需要根据具体的应用场景和要求进行综合分析和选择。

在设计和评估高速跨阻放大器时，需要仔细考虑其稳定性、增益和线性度等性能指标。

放大器的5个参数

放大器的5个参数
放大器是一种为输入信号进行放大的电子设备。

它常常被用来放大音频信号，使得音乐能够在扬声器中更加清晰响亮。

为了了解放大器的性能和功效，我们需要关注以下五个重要参数：
1. 增益
增益是放大器将输入信号放大的程度。

它是输出信号和输入信号之间的比率，通常以分贝（dB）为单位表示。

增益越高，输出信号就越强，声音就越响亮。

但是增益过高可能导致信号失真和噪音增加。

因此，选择合适的增益是非常重要的。

2. 频率响应
每个放大器都有一定的频率响应范围。

频率响应反映了放大器对不同频率的信号的放大程度。

有些放大器可能在某些频率上具有更好的性能，而在其他频率上则表现不佳。

因此，在选择放大器时需要考虑所需频率响应的范围。

3. 噪声
噪声是指放大器电路中引入的任何不需要的信号。

噪声可以影响输出信号的质量，使其变得模糊或难以辨认。

低噪声放大器能够提供更清晰、更精准的信号放大效果。

4. 输入阻抗（Impedance）
输入阻抗是指放大器电路对输入信号的电阻性质。

输入阻抗会影响信号源和放大器之间的互动效果。

一般情况下，输入阻抗应该越高越好。

如果放大器的输入阻抗太低，就会导致信号源受到过多的负载，从而降低信号源的输出能力。

5. 输出功率
输出功率是指放大器输出信号的能力。

输出功率越大，放大器就可以驱动更大的扬声器或输出更高质量的音频信号。

但是，较大的输出功率通常也意味着较大的尺寸和成本。

因此，在选择放大器时，需要根据具体的使用场景和需求综合考虑输出功率和其他参数。

放大器的主要技术指标

放大器的主要技术指标：
（1）频率范围：放大器的工作频率范围是选择器件和电
路拓扑设计的前提。

[1]
（2）增益：是放大器的基本指标。

按照增益可以确定放
大器的级数和器件类型。

G(db)=10log（Pout/Pin）=S21（dB）[1]
（3）增益平坦度和回波损耗
VSWR<2.0orS11，S22<-10dB[1]
（4）噪声系数：放大器的噪声系数是输入信号的信噪比与输出信号的信噪比的比值，表示信号经过放大器后信号质量的变坏程度。

NF(dB)=10log[(Si/Ni)/(So/No)][1]
射频功率放大器可以按照电流导通角的不同，分为甲(A)、乙(B)、丙(C)三类工作状态。

甲类放大器电流的导通角为360°，适用于小信号低功率放大，乙类放大器电流的导通角等于180°，丙类放大器电流的导通角则小于180°。

乙类和丙类都适用于大功率工作状态，丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高的。

射频功率放大器大多工作于丙类，但丙类放大器的电流波形失真太大，只能用于采用调谐回路作为负载谐振功率放大。

由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然接近于正弦波形，失真很小。

跨阻放大器(TIA)的功能和应用范围

跨阻放大器（TIA）的功能和应用范围
跨阻放大器（TIA ）全称为trans-impedance amplifier，是放大器类型的一种，放大器类型是根据其输入输出信号的类型来定义的。

TIA的功能如同我们平时在养花的过程中给花施肥的一样，如果一片贫瘠的土地上要种出鲜艳的花朵，那幺在给这片土地施肥的时候，杂草和花苗同样得到了滋养，这时候我们就会人为地将杂草拔掉，这样杂草没了，肥料的营养能最大程度地供养给花苗，然后花苗才能茁壮成长。

TIA在DWDM系统中的作用就相当于我们人为地将杂草拔掉，而且还一定程度上抵制了杂草的重生。

在电学范畴，假设放大器增益A=Y/X，Y为输出，X为输入。

由于表征一个信号不是用电压就是电流，所以组合一下就有4种放大器，当输入为电流信号，输出为电压信号时，A=Y(电压)/X(电流)，具有电阻的量纲，所以一般称之为跨阻放大器，另外，我们常见的都是电压放大器，也就是输入输出都是电压的那种。

TI跨阻型放大器应用指南

Application ReportZHCA479 – September 2012 1跨阻型放大器应用指南毛华平德州仪器公司 (TI) 高速应用工程师摘要本文简要介绍了Decompensate 型跨阻型放大器的应用常见问题.Abstract: this article simply introduce the normal application of unity gain stable TIA anddecompensated TIA, and the normal issue met in the real application.Key words: GBP (Gain bandwidth product), decompensated, stability, noise,CF(feedback capacitor), overshoot.Contents1 引言 (2)2 TIA 应用概论 (2)3 TIA 应用指标分析 (3)3.1 带宽计算 33.2 噪声计算 64 实际应用中的常见问题 (6)4.1 振荡 64.2 overshoot 95 总结 (11)6. 参考资料 (11)FiguresFigure 1 decomp 和单位增益稳定运放波特图 (2)Figure2 TIA 光电检测电路 (3)Figure3 TIA 用于DAC 输出电流检测电路 (3)Figure4 未补偿时的波特图 (4)Figure5 补偿后的波特图 (5)Figure6 常用TIA 增益与带宽关系 (6)Figure7 未加补偿的20k 放大电路 (7)Figure8 原始输出响应 (7)Figure9 加补偿后的电路 (8)Figure10 加补偿后的脉冲响应 (8)Figure11 原始补偿的频响 (9)Figure12 增大补偿的电路 (10)Figure13 增大补偿后的脉冲响应 (10)Figure14 增大补偿后的频响 (11)ZHCA4792 跨阻型放大器应用指南1 引言 TIA 全称为trans-impedance amplifier. 也就是跨阻型放大器.在需要电流转电压的应用场合, 如检测微弱光电流信号的场合, 通常需要用到跨阻型放大器. TI 有一系列的跨阻放大器,如OPA656,OPA657,OPA843,OPA84,LMH6629等等. Ti 该产品系列主要的优势在于低噪声, 能支持反馈高增益下宽带应用. 这些特点在微弱光检测的场合是非常关键的. 另外TI 的产品是一系列的, 在不同的指标要求如带宽升级时可以很方便地找到pin-pin 兼容的产品.本文介绍了高速TIA 应用中关注的指标及计算过程. 另外介绍了在光检测应用下常见问题的解决.2 TIA 应用概论在TIA 应用时, 由于输入信号是电流, 能够应用于这种场合的跨阻放大通常需要具备较低的电流噪声和电压噪声. 比较典型的两个器件是:OPA657(1.6GHz,输入电流噪声1.8 fA/rtHz, 输入电压噪声4.8nV/rtHz), OPA847(3.9GHz, 输入电流噪声2.5pA/rtHz, 输入电压噪声0.85nV/rtHz). 这两款都是Decompensated 放大器.Decompensated 放大器特点如下:Decompensated 放大器指的是非单位增益稳定的放大器, 如OPA657最小稳定增益是7V/V , OPA847则为12V/V.其波特图和普通放大器比较如下:Figure 1 decomp 和单位增益稳定运放波特图和单位稳定放大器相比, 其特点如下:带宽更宽, 尤其是小信号下的带宽更宽, Slew rate 更快, 以及更大的GBW. 另外一般来讲, decompensated 的放大器能够提供更好的电压噪声.所以在大增益的跨阻放大且要求一定带宽的场合, 使用decompensated 放大器要比单位增益稳定放大器有优势.G AZHCA479跨阻型放大器应用指南 33 TIA 应用指标分析3.1 带宽计算一个用于光电流检测的常规的跨阻型运放的工作电路一般简化如下:Figure2 TIA 光电检测电路或是用于作DAC 的电流转电压的应用场合:Figure3 TIA 用于DAC 输出电流检测电路对一定的运放, 其GBP 是固定的, Cdiff(芯片输入的寄生差分容值), Ccm(芯片输入的寄生共模容值)也是固定的, 选定前面的光检测管APD 或PIN 后,其寄生容值CD 也就是固定了, 当放大倍数RF 固定的时候, 其能达到的-3dB 闭环带宽大约为:ZHCA4794 跨阻型放大器应用指南公式1但是由于前端的寄生电容Cs 和Rf 会在噪声增益曲线上形成一个零点,导致运放的开环增益曲线和噪声增益曲线相交处的逼近速度为-40dB/dec, 这样就会造成运放的不稳定,也就是会引起自激. 其波特图如下:Figure4 未补偿时的波特图所以要达到这样一个稳定工作有一个前提, 需要采用CF 来作补偿, 在该曲线中引入一个极点. 补偿后的曲线如下:ZHCA479跨阻型放大器应用指南 5Figure5 补偿后的波特图所以需要让运放稳定工作, 且达到最宽的2阶butterworth 频响, 其CF 的取值如下:公式2对于decompensated 的运放, 由于其最小增益的要求, 还引来另外一个要求, 就是其增益要大于其最小稳定增益, 由于在高频下, 其增益表达式如下:所以对特定的decompensated 的运放, 这个值要大于其最小增益要求.公式3在一个假定前端的寄生容性为10pF 的场合, 以下是几个运放能达到的带宽和增益的对应关系:ZHCA4796 跨阻型放大器应用指南Figure6 常用TIA 增益与带宽关系3.2 噪声计算在由以上公式算出的带宽后, 运放本身带来的噪声贡献可以由如下公式算出:公式4其中:I EQ = 等效的输入噪声电流, 这个值在带宽 F < 1/(2πR F C F )内有效.I N = 运放本身输入的电流噪声,算inverting 的输入.E N = 运放输入的电压噪声.C D = 前面的光电二极管的寄生电容.F = 带宽,单位为Hz.4kT = 1.6E – 21J at T = 290°K 根据这个公式计算出等效的输入噪声电流后, 就可以算出在TIA 输出后SNR 了.4 实际应用中的常见问题这里整理几个TIA 运放在实际使用中经常遇到的问题:4.1 振荡这个问题在高增益,又有宽带要求的情况下比较常见.比如设计一个20K 增益的放大链路, 假设总的输入的寄生电容很大, 10pF. 根据上面的图可以看出, 采用GBW 最宽的OPA847进行设计, 最宽稳定带宽只能在50M 附近.设计电路如下:ZHCA479跨阻型放大器应用指南7Figure7 未加补偿的20k 放大电路输入20n 的脉宽信号, 10u 的幅度, 得到的波形如下:Figure8 原始输出响应输出有振荡产生.根据公式算出CF 的取值应该为0.24p. 加上后,电路如下:ZHCA4798 跨阻型放大器应用指南Figure9 加补偿后的电路仿真得到: 可以看到, 振荡消失,只剩过冲. 放大倍数也趋向正常.Figure10 加补偿后的脉冲响应在高增益的场合, 有可能反馈电阻自带的电容以及反馈走线带来的寄生电容都可以达到这么微小的电容值. 所以需要依具体的测试结果来确定反馈是否要另外加电容.ZHCA479跨阻型放大器应用指南94.2 overshoot在光时域反射检测光纤状态的场合, 输出上的overshoot 可能会对测量结果产生很大影响,这就需要尽可能地减小TIA 输出的overshoot. 如上图所示的结果, 约有10%的overshoot, 这对实际使用是不利的,需要消除.消除这种过冲最有效的方法是加大反馈电容, 但是这样带来的一个直接后果是带宽减小. 如上面的案例, 在输出有overshoot 的情况下, 原始频响为: -3dB 带宽有40M 左右.Figure11 原始补偿的频响增大反馈到0.45p 时, 过冲消失.ZHCA47910 跨阻型放大器应用指南Figure12 增大补偿的电路Figure13 增大补偿后的脉冲响应但是也可以看到, 20nS的脉冲情况下, 其输出有点被滤除, 增益减小了. 原因就在于输出的带宽变窄, 只剩21MZHCA479跨阻型放大器应用指南 11Figure14 增大补偿后的频响5 总结TIA 运放在作电流放大使用时需要注意带宽和增益的折中, 以及平衡性和带宽的折中. 而同时又得兼顾噪声的贡献, 所以需要综合考虑以上的各项指标.6. 参考资料1. Xavier Ramus “Transimpedance Considerations for High-Speed Amplifiers”2. OPA847,OPA657指标书重要声明德州仪器(TI)及其下属子公司有权在不事先通知的情况下,随时对所提供的产品和服务进行更正、修改、增强、改进或其它更改，并有权随时中止提供任何产品和服务。

1-25g高速跨阻放大器芯片关键技术研发与应用

1. 引言1-25g高速跨阻放大器芯片关键技术研发与应用，是当下通信领域中一个备受关注的重要话题。

本文将从多个方面对这一主题进行深入探讨，以期能够帮助读者更全面地了解相关技术并掌握其应用。

2. 1-25g高速跨阻放大器芯片的基本原理1-25g高速跨阻放大器芯片是一种用于高速信号放大的重要器件。

其基本原理是利用跨阻放大器，通过激励输入误差，使得跨导值增大，实现信号的放大。

这种放大器能够应用于光通信、无线通信和雷达等多个领域。

3. 1-25g高速跨阻放大器芯片的关键技术1-25g高速跨阻放大器芯片的研发与应用离不开一系列关键技术的支撑。

其中，包括高速信号处理技术、高频电路设计技术、高速模拟集成电路设计技术等。

这些技术的突破将为1-25g高速跨阻放大器芯片的应用带来新的可能性。

4. 1-25g高速跨阻放大器芯片的应用领域1-25g高速跨阻放大器芯片在通信领域具有广泛的应用。

其中，光通信领域中的高速光接收前置放大器、射频前端接收放大器等是其重要应用场景。

在无线通信、卫星通信和雷达等领域也有着重要的应用。

5. 1-25g高速跨阻放大器芯片的发展趋势随着通信技术的不断发展，1-25g高速跨阻放大器芯片也在不断受到关注，并且在技术上不断得到进步。

未来，随着5G、6G等通信技术的不断发展，对于1-25g高速跨阻放大器芯片的需求将会更加迫切，其发展趋势将主要体现在高频率、低功耗和集成度方面的进步。

6. 个人观点与结语1-25g高速跨阻放大器芯片作为通信领域中的重要技术，具有重要的研发和应用价值。

在未来的发展中，我们需要不断加强关键技术的研究和突破，以满足通信领域对高速、高性能放大器的需求。

我们也需要重视对于其应用领域的拓展和创新，为其广泛应用提供更多可能性。

在总结本文时，我们可以看到1-25g高速跨阻放大器芯片的研发和应用具有重要的意义，并且在未来将有着广阔的发展空间。

希望本文的内容能够帮助读者更好地了解这一重要技术，并能够对相关领域的发展有所裨益。

跨阻放大器的计算

跨阻放大器的计算跨阻放大器是一种常用的电路，用于放大输入电压信号。

在设计跨阻放大器时，需要考虑到电路的放大倍数、输入阻抗和输出阻抗等关键参数。

本文将介绍如何计算跨阻放大器的放大倍数和输入输出阻抗。

一、跨阻放大器的定义跨阻放大器是一种使用跨导放大模式的放大器电路。

它由一个输入端、一个输出端和一个反馈电阻组成。

输入信号通过输入端进入电路，经过放大后从输出端输出。

反馈电阻则通过反馈回路连接输入端和输出端，用于调节电路的放大倍数。

二、跨阻放大器的放大倍数计算跨阻放大器的放大倍数可以通过计算电路的反馈系数来得到。

反馈系数是指输入信号经过反馈回路形成的反馈信号与输入信号的比值。

在跨阻放大器中，反馈系数可以由反馈电阻和负载电阻来决定。

假设反馈电阻为Rf，负载电阻为Rl，则跨阻放大器的放大倍数Av可以表示为：Av = Rf / Rl这意味着放大倍数可以通过调节反馈电阻和负载电阻的比例来实现。

通常情况下，我们可以根据需要的放大倍数来选取合适的电阻数值。

三、跨阻放大器的输入阻抗计算输入阻抗是指输入端电路对外界信号源的阻抗特性。

在跨阻放大器中，输入阻抗可以由输入电阻和反馈电阻来共同决定。

假设输入电阻为Rin，则跨阻放大器的输入阻抗Zin可以表示为：Zin = Rin || Rf这里的||表示并联。

通过并联两个电阻，可以得到输入阻抗的数值。

四、跨阻放大器的输出阻抗计算输出阻抗是指输出端电路对外界负载的阻抗特性。

在跨阻放大器中，输出阻抗可以由负载电阻和反馈电阻来共同决定。

假设输出电阻为Rout，则跨阻放大器的输出阻抗Zout可以表示为：Zout = (Rl || Rf) + Rout这里的+表示串联。

通过串联两个电阻，可以得到输出阻抗的数值。

五、实例分析为了更好地理解跨阻放大器的计算方法，下面我们以一个具体的实例来进行分析。

假设需要设计一个跨阻放大器，要求放大倍数为20倍，输入阻抗为10kΩ，输出阻抗为1kΩ。

我们可以先根据放大倍数的定义，得到反馈电阻和负载电阻之间的比值为20。

跨阻型放大器应用指南

Application ReportZHCA479 – September 2012 1跨阻型放大器应用指南毛华平德州仪器公司 (TI) 高速应用工程师摘要本文简要介绍了Decompensate 型跨阻型放大器的应用常见问题.Abstract: this article simply introduce the normal application of unity gain stable TIA anddecompensated TIA, and the normal issue met in the real application.Key words: GBP (Gain bandwidth product), decompensated, stability, noise,CF(feedback capacitor), overshoot.Contents1 引言 (2)2 TIA 应用概论 (2)3 TIA 应用指标分析 (3)3.1 带宽计算 33.2 噪声计算 64 实际应用中的常见问题 (6)4.1 振荡 64.2 overshoot 95 总结 (11)6. 参考资料 (11)FiguresFigure 1 decomp 和单位增益稳定运放波特图 (2)Figure2 TIA 光电检测电路 (3)Figure3 TIA 用于DAC 输出电流检测电路 (3)Figure4 未补偿时的波特图 (4)Figure5 补偿后的波特图 (5)Figure6 常用TIA 增益与带宽关系 (6)Figure7 未加补偿的20k 放大电路 (7)Figure8 原始输出响应 (7)Figure9 加补偿后的电路 (8)Figure10 加补偿后的脉冲响应 (8)Figure11 原始补偿的频响 (9)Figure12 增大补偿的电路 (10)Figure13 增大补偿后的脉冲响应 (10)Figure14 增大补偿后的频响 (11)ZHCA4792 跨阻型放大器应用指南1 引言 TIA 全称为trans-impedance amplifier. 也就是跨阻型放大器.在需要电流转电压的应用场合, 如检测微弱光电流信号的场合, 通常需要用到跨阻型放大器. TI 有一系列的跨阻放大器,如OPA656,OPA657,OPA843,OPA84,LMH6629等等. Ti 该产品系列主要的优势在于低噪声, 能支持反馈高增益下宽带应用. 这些特点在微弱光检测的场合是非常关键的. 另外TI 的产品是一系列的, 在不同的指标要求如带宽升级时可以很方便地找到pin-pin 兼容的产品.本文介绍了高速TIA 应用中关注的指标及计算过程. 另外介绍了在光检测应用下常见问题的解决.2 TIA 应用概论在TIA 应用时, 由于输入信号是电流, 能够应用于这种场合的跨阻放大通常需要具备较低的电流噪声和电压噪声. 比较典型的两个器件是:OPA657(1.6GHz,输入电流噪声1.8 fA/rtHz, 输入电压噪声4.8nV/rtHz), OPA847(3.9GHz, 输入电流噪声2.5pA/rtHz, 输入电压噪声0.85nV/rtHz). 这两款都是Decompensated 放大器.Decompensated 放大器特点如下:Decompensated 放大器指的是非单位增益稳定的放大器, 如OPA657最小稳定增益是7V/V , OPA847则为12V/V.其波特图和普通放大器比较如下:Figure 1 decomp 和单位增益稳定运放波特图和单位稳定放大器相比, 其特点如下:带宽更宽, 尤其是小信号下的带宽更宽, Slew rate 更快, 以及更大的GBW. 另外一般来讲, decompensated 的放大器能够提供更好的电压噪声.所以在大增益的跨阻放大且要求一定带宽的场合, 使用decompensated 放大器要比单位增益稳定放大器有优势.G AZHCA479跨阻型放大器应用指南 33 TIA 应用指标分析3.1 带宽计算一个用于光电流检测的常规的跨阻型运放的工作电路一般简化如下:Figure2 TIA 光电检测电路或是用于作DAC 的电流转电压的应用场合:Figure3 TIA 用于DAC 输出电流检测电路对一定的运放, 其GBP 是固定的, Cdiff(芯片输入的寄生差分容值), Ccm(芯片输入的寄生共模容值)也是固定的, 选定前面的光检测管APD 或PIN 后,其寄生容值CD 也就是固定了, 当放大倍数RF 固定的时候, 其能达到的-3dB 闭环带宽大约为:ZHCA4794 跨阻型放大器应用指南公式1但是由于前端的寄生电容Cs 和Rf 会在噪声增益曲线上形成一个零点,导致运放的开环增益曲线和噪声增益曲线相交处的逼近速度为-40dB/dec, 这样就会造成运放的不稳定,也就是会引起自激. 其波特图如下:Figure4 未补偿时的波特图所以要达到这样一个稳定工作有一个前提, 需要采用CF 来作补偿, 在该曲线中引入一个极点. 补偿后的曲线如下:ZHCA479跨阻型放大器应用指南 5Figure5 补偿后的波特图所以需要让运放稳定工作, 且达到最宽的2阶butterworth 频响, 其CF 的取值如下:公式2对于decompensated 的运放, 由于其最小增益的要求, 还引来另外一个要求, 就是其增益要大于其最小稳定增益, 由于在高频下, 其增益表达式如下:所以对特定的decompensated 的运放, 这个值要大于其最小增益要求.公式3在一个假定前端的寄生容性为10pF 的场合, 以下是几个运放能达到的带宽和增益的对应关系:ZHCA4796 跨阻型放大器应用指南Figure6 常用TIA 增益与带宽关系3.2 噪声计算在由以上公式算出的带宽后, 运放本身带来的噪声贡献可以由如下公式算出:公式4其中:I EQ = 等效的输入噪声电流, 这个值在带宽 F < 1/(2πR F C F )内有效.I N = 运放本身输入的电流噪声,算inverting 的输入.E N = 运放输入的电压噪声.C D = 前面的光电二极管的寄生电容.F = 带宽,单位为Hz.4kT = 1.6E – 21J at T = 290°K 根据这个公式计算出等效的输入噪声电流后, 就可以算出在TIA 输出后SNR 了.4 实际应用中的常见问题这里整理几个TIA 运放在实际使用中经常遇到的问题:4.1 振荡这个问题在高增益,又有宽带要求的情况下比较常见.比如设计一个20K 增益的放大链路, 假设总的输入的寄生电容很大, 10pF. 根据上面的图可以看出, 采用GBW 最宽的OPA847进行设计, 最宽稳定带宽只能在50M 附近.设计电路如下:ZHCA479跨阻型放大器应用指南7Figure7 未加补偿的20k 放大电路输入20n 的脉宽信号, 10u 的幅度, 得到的波形如下:Figure8 原始输出响应输出有振荡产生.根据公式算出CF 的取值应该为0.24p. 加上后,电路如下:ZHCA4798 跨阻型放大器应用指南Figure9 加补偿后的电路仿真得到: 可以看到, 振荡消失,只剩过冲. 放大倍数也趋向正常.Figure10 加补偿后的脉冲响应在高增益的场合, 有可能反馈电阻自带的电容以及反馈走线带来的寄生电容都可以达到这么微小的电容值. 所以需要依具体的测试结果来确定反馈是否要另外加电容.ZHCA479跨阻型放大器应用指南94.2 overshoot在光时域反射检测光纤状态的场合, 输出上的overshoot 可能会对测量结果产生很大影响,这就需要尽可能地减小TIA 输出的overshoot. 如上图所示的结果, 约有10%的overshoot, 这对实际使用是不利的,需要消除.消除这种过冲最有效的方法是加大反馈电容, 但是这样带来的一个直接后果是带宽减小. 如上面的案例, 在输出有overshoot 的情况下, 原始频响为: -3dB 带宽有40M 左右.Figure11 原始补偿的频响增大反馈到0.45p 时, 过冲消失.ZHCA47910 跨阻型放大器应用指南Figure12 增大补偿的电路Figure13 增大补偿后的脉冲响应但是也可以看到, 20nS的脉冲情况下, 其输出有点被滤除, 增益减小了. 原因就在于输出的带宽变窄, 只剩21MZHCA479跨阻型放大器应用指南 11Figure14 增大补偿后的频响5 总结TIA 运放在作电流放大使用时需要注意带宽和增益的折中, 以及平衡性和带宽的折中. 而同时又得兼顾噪声的贡献, 所以需要综合考虑以上的各项指标.6. 参考资料1. Xavier Ramus “Transimpedance Considerations for High-Speed Amplifiers”2. OPA847,OPA657指标书重要声明德州仪器(TI)及其下属子公司有权在不事先通知的情况下,随时对所提供的产品和服务进行更正、修改、增强、改进或其它更改，并有权随时中止提供任何产品和服务。

放大器主要技术指标

放大器主要技术指标定义1.工作频率范围(F):指放大器满足各项指标的工作频率范围。

放大器实际的工作频率范围可能会大于定义的工作频率范围。

2.功率増益(G):指放大器输出功率和输入功率的比值，单位常用“dB”表示。

3.増益平坦度：增益平坦度是指工作频带内功率增益的起伏，通常用最高增益与最低增益之差，即G(dB)来表示。

4.噪声系数：任意微波、毫米波部件的噪声系数Nf定义如下：SinNinNNf out (1-1) SoutNinGout式中，Nf― 波部件噪声系数；G——放大器功率增益；Sin, Nin——别是微波放大器输入端的信号功率和噪声功率；Sout, Nout——分别是微波放大器输出端的信号功率和噪声功率。

从式(1-2)可以看出，噪声系数的物理含义是：信号通过放大器之后，由于放大器产生噪声使信噪比变坏，信噪比下降的倍数就是噪声系数。

通常噪声系数用分贝数表示，此时Nf(dB) lOlgNf (1-3)现在我们应用等效在输入端的噪声电阻理论，电阻值取决于等效噪声温度，因此改用等效噪声温度的表示方法。

当放大器和信源阻抗匹配时放大器输入端的噪声功率可表示为：Nin kTO f o 式中k为玻尔兹曼常数；TO为绝对温度，通常取为293K ；f为带宽。

将此式代入(2-2)得:Nf Nout (1-4) kTO fG这说明放大器输入的噪声功率是信源阻抗在TO时产生的热噪声，放大器自身产生的噪声也可看作一个温度为Te的物体产生的热噪声，这里可以把Te理解为放大器的等效噪声温度。

这时其输出端的噪声功率可表示为：Nout k Te TO fG (1-5) 将(2-15)代入(2-14)，得到Nf Te TOT 1 e (1-6) TOTO移项即得到放大器噪声温度Te和噪声系数的关系Te TONf 1 (1-7)5.1分贝压缩点输出功率(PldB):放大器有一个线性动态范围，在这个范围内，放大器的输出功率随输入功率线性增加。

放大器的性能指标及测量方法

放大器的性能指标及测量方法1、放大器的性能指标（1）静态工作点放大器的静态工作点是U BE 、I B 、I C 、U CE 。

一般只测量U BE 、I C 、U CE 三个参数。

（2）电压放大倍数放大器的电压放大倍数ioV V V A （3）输入电阻（4）输出电阻（5）最大动态范围（6）通频带2、放大器性能指标的测试方法以单管共射放大器电路说明。

（1）放大器静态工作点的调试与测量 ①静态工作点的调试放大器静态工作点的调试是指对管子集电极电流I C （或U CE ）的调整与测试。

静态工作点是否合适，对放大器的性能和输出波形都有很大影响。

如工作点偏高，放大器在加入交流信号以后易产生饱和失真，此时u O 的负半周将被削底，如图2－2（a ）所示；如工作点偏低则易产生截止失真，即u O 的正半周被缩顶（一般截止失真不如饱和失真明显），如图2－2（b ）所示。

这些情况都不符合不失图2-1单管共射放大器电路真放大的要求。

所以在选定工作点以后还必须进行动态调试，即在放大器的输入端加入一定的输入电压u i，检查输出电压u O的大小和波形是否满足要求。

如不满足，则应调节静态工作点的位置。

（a）（b）图2-2 静态工作点对u O波形失真的影响改变电路参数U CC、R C、R B（R B1、R B2）都会引起静态工作点的变化，如图2－3所示。

但通常多采用调节偏置电阻R B2的方法来改变静态工作点，如减小R B2，则可使静态工作点提高等。

图2－3 电路参数对静态工作点的影响最后还要说明的是，上面所说的工作点“偏高”或“偏低”不是绝对的，应该是相对信号的幅度而言，如输入信号幅度很小，即使工作点较高或较低也不一定会出现失真。

所以确切地说，产生波形失真是信号幅度与静态工作点设置配合不当所致。

如需满足较大信号幅度的要求，静态工作点最好尽量靠近交流负载线的中点。

②静态工作点的测量测量放大器的静态工作点，应在输入信号u i＝0的情况下进行，即将放大器输入端与地端短接，然后选用量程合适的直流毫安表和直流电压表，分别测量晶体管的集电极电流I C以及各电极对地的电位U B、U C和U E。

用于高速放大器的跨阻抗注意事项

用于高速放大器的跨阻抗注意事项高速放大器是一种用于放大高频信号的电子设备，它在许多领域都有广泛的应用，如通信、雷达、无线电等。

在设计和应用高速放大器时，跨阻抗是一个非常重要的考虑因素。

本文将针对跨阻抗在高速放大器中的注意事项进行详细介绍。

我们需要了解什么是跨阻抗。

跨阻抗（transimpedance）是指输入电压和输出电流之间的比值，它是描述电路放大能力的一个重要参数。

在高速放大器中，跨阻抗的选择对于电路的性能至关重要。

在设计高速放大器时，首先要考虑的是输入和输出的阻抗匹配。

由于高频信号的特性，输入和输出的阻抗匹配能够提高放大器的性能，并减少信号的反射和损耗。

因此，在选择跨阻抗时，需要确保输入和输出的阻抗与信号源和负载的阻抗匹配，以获得最佳的传输效果。

对于高速放大器的输入信号，需要注意抗干扰能力。

由于环境中存在各种噪声源，高速放大器需要具备良好的抗干扰能力，以减少噪声对信号的影响。

因此，在选择跨阻抗时，需要考虑其对共模噪声和差模噪声的抑制能力。

一般来说，跨阻抗越高，抗干扰能力越强。

还需要考虑高速放大器的带宽。

带宽是指放大器能够传输的信号频率范围，它是高速放大器性能的重要指标。

在选择跨阻抗时，需要确保其带宽足够宽，能够满足要求的信号频率范围。

否则，信号将被截断或失真，影响放大器的性能。

对于高速放大器的稳定性也是需要考虑的因素之一。

在实际应用中，电路往往会受到温度、电源波动等因素的影响，这可能导致高速放大器的工作不稳定，产生输出波动或振荡。

因此，在选择跨阻抗时，需要考虑其稳定性，以确保放大器在各种工作条件下都能正常工作。

布线和电路布局也是需要注意的问题。

高速放大器的性能往往受到电路布局的影响，因此需要做好布线和电路布局的规划。

避免信号线过长、过细或过密，以减少信号的损耗和串扰。

同时，要注意防止信号线与电源线、地线等干扰源的干扰，以保证高速放大器的工作稳定。

对于高速放大器的供电电压和电流也需要考虑。

在选择跨阻抗时，需要确保其能够满足高速放大器的供电需求。

跨阻放大器相位裕度

跨阻放大器相位裕度1.引言1.1 概述概述跨阻放大器是一种在电子电路中常用的放大器。

它利用负反馈原理来增加电路的增益和稳定性，广泛应用于各种电子设备和通信系统中。

本文旨在探讨跨阻放大器相位裕度的概念和重要性。

首先，我们将介绍跨阻放大器的基本原理和特点，了解其在电路中的工作方式。

然后，我们将详细讨论跨阻放大器相位裕度的定义和意义。

相位裕度是指在特定工作频率下，电路输出信号的相位与输入信号的相位之差。

它是衡量电路稳定性和抗干扰能力的重要指标。

在电子设备和通信系统中，准确传输和处理信号的相位信息对于实现高质量的音频、视频和数据传输至关重要。

因此，了解和提高跨阻放大器的相位裕度对于电路设计和性能优化至关重要。

在接下来的章节中，我们将详细探讨影响跨阻放大器相位裕度的因素，如频率响应、系统带宽、放大器电路的稳定性等。

我们还将展望跨阻放大器相位裕度的未来发展，尤其是在新兴技术和应用中的应用前景。

通过本文的阅读，希望读者能够更好地理解和应用跨阻放大器相位裕度的概念，为电路设计和优化提供有益的参考。

同时，也希望激发读者对于相位裕度研究的兴趣，为该领域的发展做出积极贡献。

1.2 文章结构本篇长文将以跨阻放大器相位裕度为主题，共分为引言、正文和结论三个部分。

在引言部分，我们将简要概述跨阻放大器的基本原理和特点，为读者提供必要的背景知识。

同时，我们也将介绍本文的结构和目的，确保读者对整篇文章有一个清晰的认识。

正文部分将着重探讨跨阻放大器相位裕度的定义和重要性。

首先，我们将详细解释跨阻放大器相位裕度的概念，并介绍其在电路设计中的作用和意义。

其次，我们将分析和讨论影响跨阻放大器相位裕度的因素，包括电路参数、器件特性等，以及它们之间的相互关系。

通过对这些因素的深入剖析，读者将能够更好地理解和应用跨阻放大器相位裕度。

在结论部分，我们将对跨阻放大器相位裕度的影响因素进行总结，并展望未来跨阻放大器相位裕度的发展趋势。

这一部分将总结本文的主要观点和结论，帮助读者对跨阻放大器相位裕度有一个全面的认识。

放大器的指标定义和分类

放大器的指标定义和分类
共模抑制比CMRR：差模增益/共模增益
输入共模范围ICMR：对差模信号保持线性放大所需要的共模信号范围
输出失调电压：在输入端相连时实际输出电压和理想输出电压之差，又称零点漂移。

输入失调电压VOS：输出失调电压除以差模电压增益
电源电压抑制比PSRR：电源电压变化乘以开环增益，再除以引起的输出电压变化；从输入到输出的增益除以从电源到输出的增益
噪声系数：输入信噪比除以输出信噪比
额定功率：在阻抗匹配时的最大输出功率，也称资用功率。

交流参数：受频率或时间影响的参数，例如：差模电压增益，带宽，摆率，建立时间，最大差模输入电压，最大共模输入电压，最大输出电流，输出电压峰峰值，跨导，极间电容。

直流参数：又称0频参数，失调电压，偏置电流，失调电流，电压和电流的温漂，夹断电压，漏电流。

纹波电压抑制比：输入纹波电压峰峰值除以输出纹波电压峰峰值
静态参数：输入为0时的直流参数，瞬时值不变。

动态参数：输入有交流信号时的交流参数。

动态范围：不失真范围。

线性失真：在线性工作区，针对不同的频率分量产生的失真，包括幅度失真和相位失真。

非线性失真：由于在非线性工作区所产生的失真，与频率无关，包括饱和失真，截止失真。

总谐波失真THD：用基频以外的频率分量的幅度平方之和除以基频分量的幅度平方。

非线性：特性曲线不是直线，但并不代表失真。

跨阻型放大器应用中关注的指标

跨阻型放大器应用中关注的指标1 引言TIA 全称为trans-impedance amplifier. 也就是跨阻型放大器。

在需要电流转电压的应用场合，如检测微弱光电流信号的场合，通常需要用到跨阻型放大器。

TI有一系列的跨阻放大器，如OPA656,OPA657,OPA843,OPA84,LMH6629 等等。

TI 该产品系列主要的优势在于低噪声，能支持反馈高增益下宽带应用。

这些特点在微弱光检测的场合是非常关键的。

另外TI 的产品是一系列的，在不同的指标要求如带宽升级时可以很方便地找到pin-pin 兼容的产品。

本文介绍了高速TIA 应用中关注的指标及计算过程。

另外介绍了在光检测应用下常见问题的解决。

2 TIA 应用概论在TIA 应用时，由于输入信号是电流，能够应用于这种场合的跨阻放大通常需要具备较低的电流噪声和电压噪声。

比较典型的两个器件是：OPA657（1.6GHz,输入电流噪声1.8 fA/rtHz, 输入电压噪声4.8nV/rtHz），OPA847（3.9GHz, 输入电流噪声2.5pA/rtHz, 输入电压噪声0.85nV/rtHz）。

这两款都是Decompensated 放大器。

Decompensated 放大器特点如下：Decompensated 放大器指的是非单位增益稳定的放大器，如OPA657 最小稳定增益是7V/V,OPA847 则为12V/V.其波特图和普通放大器比较如下：和单位稳定放大器相比，其特点如下：带宽更宽，尤其是小信号下的带宽更宽，Slew rate 更快，以及更大的GBW. 另外一般来讲，decompensated 的放大器能够提供更好的电压噪声。

所以在大增益的跨阻放大且要求一定带宽的场合，使用decompensated 放大器要比单位增益稳定放大器有优势。

3 TIA 应用指标分析3.1 带宽计算一个用于光电流检测的常规的跨阻型运放的工作电路一般简化如Figure2 TIA 光电检测电路。

放大器注意参数及概念

最近在使用一款PGA，在PGA输入端接地时发现输出总有个矩形波信号，放大1000倍后非常明显，怀疑是电源引起的干扰。

开始的时候在输入正负电源处都加了100uf和0.1的电容，但效果不明显，后来准备再电源输入端再串联一个电阻，一开始电阻选择的是1k，但上电后发现芯片根本都无法工作，测量芯片两端的电源电压发现才一点多v。

这时候就看了下数据手册的静态电流，发现竟然是5mA，然后这个PGA是5v供电的，如果PGA正常工作，1k电阻上的分压都能到5v。

所以后来用了个50欧的电阻配合着100uf和0.1uf构成了个低通滤波，这样一来芯片工作正常了，然后输出的波纹也小了很多。

在选择运放时应该知道自己的设计需求是什么，从而在运放参数表中来查找。

一般来说在设计中需要考虑的问题包括1. 运放供电电压大小和方式选择；2.运放封装选择；3.运放反馈方式，即是VFA (电压反馈运放)还是CFA(电流反馈运放)；4.运放带宽；5.偏置电压和偏置t电流选择；6温漂；7.压摆率；8.运放输入阻抗选择；9.运放输出驱动能力大小选择；10.运放静态功耗，即ICC电流大小选择；11.运放噪声选择；12.运放驱动负载稳定时间等等。

偏置电压和输入偏置电流在精密电路设计中，偏置电压是一个关键因素。

对于那些经常被忽视的参数，诸如随温度而变化的偏置电压漂移和电压噪声等，也必须测定。

精确的放大器要求偏置电压的漂移小于200μV和输入电压噪声低于６nV/√Hz。

随温度变化的偏置电压漂移要求小于1μV/℃。

低偏置电压的指标在高增益电路设计中很重要，因为偏置电压经过放大可能引起大电压输出，并会占据输出摆幅的一大部分。

温度感应和张力测量电路便是利用精密放大器的应用实例。

低输入偏置电流有时是必需的。

光接收系统中的放大器就必须具有低偏置电压和低输入偏置电流。

比如光电二极管的暗电流电流为pA量级，所以放大器必须具有更小的输入偏置电流。

CMOS和JFET输入放大器是目前可用的具有最小输入偏置电流的运算放大器。

跨阻放大器计算

跨阻放大器计算跨阻放大器是一种常用的放大电路，它可以将小信号放大为大信号。

在电子电路中，放大器是非常重要的元件，它可以增强信号的幅度，使得信号能够被后续电路正确处理。

跨阻放大器是一种基本的放大电路，它由一个输入电阻和一个输出电阻组成。

通过调整电阻的值，可以实现对电路的增益控制。

跨阻放大器可以用于音频放大、信号放大等各种应用场合。

在跨阻放大器中，输入电阻和输出电阻是两个重要的参数。

输入电阻决定了信号源与放大器之间的匹配程度，而输出电阻则决定了放大器与负载之间的匹配程度。

为了实现最大功率传输，输入电阻应该和信号源的输出电阻相等，输出电阻则应该和负载的输入电阻相等。

跨阻放大器的放大倍数可以通过选择合适的电阻来控制。

放大倍数的计算公式为：放大倍数 = 输出电阻 / 输入电阻。

通过调整电阻的比例，可以实现对放大倍数的精确控制。

一般情况下，我们希望放大倍数尽可能大，以获得更高的增益。

在实际应用中，跨阻放大器通常需要加上一个耦合电容，用于隔离直流偏置电压。

耦合电容可以将输入信号的直流成分滤除，使得输出信号只包含交流成分。

这样可以保证输出信号不受到直流偏置电压的影响。

除了输入电阻和输出电阻之外，跨阻放大器还有一个重要的参数是带宽。

带宽决定了放大器能够放大的频率范围。

一般情况下，带宽越宽，放大器的性能越好。

带宽的计算公式为：带宽= 1 / (2πRC)，其中R为输入电阻，C为耦合电容。

为了提高跨阻放大器的性能，还可以采用负反馈的方式。

负反馈可以减小放大器的非线性失真、增加电压增益的稳定性，提高整个电路的性能。

常见的负反馈方式有电压串联反馈、电流串联反馈等。

跨阻放大器是一种重要的放大电路，它在各种电子设备中都有广泛的应用。

通过合理选择电阻和耦合电容的数值，可以实现对放大倍数和带宽的控制。

同时，采用负反馈的方式可以提高放大器的性能。

跨阻放大器的设计和应用需要综合考虑多个因素，以满足具体的需求。