一文读懂跨阻放大器的工作原理

一文读懂跨阻放大器的工作原理

跨阻放大器（TIA）是光学传感器（如光电二极管）的前端放大器，用于将传感器的输出电流转换为电压。跨阻放大器的概念很简单，即运算放大器（op amp）两端的反馈电阻（RF）使用欧姆定律VOUT= I RF将电流（I）转换为电压（VOUT）。在这一系列博文中，我将介绍如何补偿TIA，及如何优化其噪声性能。对于TIA带宽、稳定性和噪声等关键参数的定量分析，请参见标题为用于高速放大器的跨阻抗注意事项的应用注释。

在实际电路中，寄生电容会与反馈电阻交互，在放大器的回路增益响应中形成不必要的极点和零点。寄生输入和反馈电容的最常见来源包括光电二极管电容（CD）、运算放大器的共模（CCM）和差分输入电容（CDIFF），以及电路板的电容（CPCB）。反馈电阻RF并不理想，并且具有可能高达0.2pF的寄生并联电容。在高速TIA应用中，这些寄生电容相互交互，也与RF交互生成一个不理想的响应。在本篇博文中，我将阐述如何来补偿TIA。图1显示了具有寄生输入和反馈电容源的完整TIA电路。

三个关键因素决定TIA的带宽：

总输入电容（CTOT）。

由RF设置理想的跨阻增益。

运算放大器的增益带宽积（GBP）：增益带宽越高，产生的闭环跨阻带宽就越高。

这三个因素相互关联：对特定的运算放大器来说，定位增益将设置最大带宽;反之，定位带宽将设置最大增益。

无寄生的单极放大器

这一分析的第一步假定在AOL响应和表1所示的规格中有一个单极的运算放大器。DC、AOL（DC）时运算放大器的开环增益

120dB

运算放大器GBP

1GHz