應(yīng)用于TIA放大的高速運(yùn)算放大器

引言：在光電轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)中，光電二極管產(chǎn)生的光生電流是極小的，跨阻放大器TIA需要擁有足夠高的增益將微弱的輸入電流信號(hào)放大到更高的電壓水平，以增加信號(hào)的幅度和靈敏度。

HA1002型高速寬帶運(yùn)算放大器是由深圳市乾鴻微電子有限公司自主設(shè)計(jì)，并基于國(guó)內(nèi)代工廠工藝流片的模擬集成電路產(chǎn)品。該產(chǎn)品基于CMOS工藝設(shè)計(jì)，可以在2.5V~5.5V電源范圍內(nèi)工作。具有高輸入阻抗以及高寬帶、低噪聲等特點(diǎn)，適用于光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)作前端放大器。

在光電轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)中，光電二極管產(chǎn)生的光生電流是極小的，跨阻放大器TIA需要擁有足夠高的增益將微弱的輸入電流信號(hào)放大到更高的電壓水平，以增加信號(hào)的幅度和靈敏度。同時(shí)，由于輸入信號(hào)是微小的光生電流, 也要求系統(tǒng)具備較低的電流噪聲和電壓噪聲。

所以，擁有高寬帶、低輸入偏置電流和低電流噪聲等特點(diǎn)的HA1002型高速運(yùn)算放大器就非常適合用作光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的跨阻放大器，其典型應(yīng)用如下圖：

跨阻放大器應(yīng)用線路圖（雙電源）

在上圖電路中設(shè)計(jì)中我們需要先確定光電二極管的電容C（D）,期望的跨阻增益gain,R(FB)，和運(yùn)算放大器的增益帶寬(GBW) 。

電路設(shè)計(jì)中加入的反饋電容C(F) ，是為了避免電路發(fā)生振蕩。加入電容C(F)可以在反饋網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生一個(gè)極點(diǎn)，在環(huán)路增益中產(chǎn)生一個(gè)零來(lái)補(bǔ)償光電二極管的內(nèi)部結(jié)電容。電阻R(F)用來(lái)提供增益。 電源電壓參考如下表：

電源電壓參考表

設(shè)計(jì)方法：

將反饋極點(diǎn)設(shè)置為滿足方程（1），實(shí)現(xiàn)最大平坦的二階巴特沃斯頻率響應(yīng)：

（1）

用方程（2）可以計(jì)算帶寬：

（2）