跨阻放大器的选择和应用(yòng)

2021-05-11

跨阻放大器的选择和应用(yòng)

运算放大器有(yǒu)许多(duō)不同的实现方式，每种实现都有(yǒu)自己的专用(yòng)名称。特别是，電(diàn)流到電(diàn)压的转换看起来很(hěn)简单，就像需要使用(yòng)電(diàn)阻器和欧姆定律一样。但是，实际情况要比与负载并联使用(yòng)電(diàn)阻器复杂得多(duō)。

跨阻放大器恰好提供了此功能(néng)，这使得可(kě)以从光電(diàn)二极管或收发器之类的设备中读出電(diàn)流作為(wèi)電(diàn)压，然后可(kě)以将其转换為(wèi)数字信号。尽管您可(kě)能(néng)会用(yòng)另一种类型的放大器和一些外部组件执行类似的操作，但是当您使用(yòng)跨阻放大器IC时，您可(kě)以节省電(diàn)路板上的空间并使用(yòng)某些其他(tā)功能(néng)。这是您的下一个系统的一些选项。

什么是跨阻放大器？

在我年轻的时候，令我困惑的一件事就是使各种放大器与众不同的原因。如果您查看跨阻放大器的電(diàn)路图，它看起来非常类似于具有(yǒu)负反馈的运算放大器電(diàn)路。那么，它与运算放大器有(yǒu)何不同？答(dá)案是：您可(kě)以从运算放大器构建跨阻放大器；區(qū)别在于输入到放大電(diàn)路的信号以及電(diàn)路中反馈的工作方式。

与其讨论跨阻放大器所涉及的所有(yǒu)理(lǐ)论，不如说是，您可(kě)以使用(yòng)跨阻放大器将输入電(diàn)流转换為(wèi)電(diàn)压。这在许多(duō)应用(yòng)程序中很(hěn)重要，例如：

光電(diàn)二极管和光學(xué)设备：这些组件输出電(diàn)流，但是需要使用(yòng)ADC将其转换為(wèi)数字信号。跨阻放大器级在将该電(diàn)流输入到ADC之前将其转换為(wèi)電(diàn)压。一个即将到来的领域是用(yòng)于自动驾驶汽車(chē)的激光雷达系统。

低功率模拟传感器：来自压力传感器，加速计和其他(tā)输出電(diàn)流的组件的信号可(kě)以转换為(wèi)電(diàn)压，然后馈送到ADC。

射频设备：電(diàn)信和科(kē)學(xué)应用(yòng)利用(yòng)在微波频率下工作的跨阻放大器。

如果要针对这些应用(yòng)之一进行设计，则可(kě)以选择跨阻放大器IC，而不是使用(yòng)运算放大器IC并将其配置為(wèi)跨阻放大器。这些IC已针对特定应用(yòng)进行了优化，并包括其他(tā)可(kě)能(néng)难以使用(yòng)分(fēn)立元件设计的功能(néng)。

重要规格

一些重要的互阻放大器规格如下：

传输阻抗。这等效于放大器的增益。传输阻抗乘以输入電(diàn)流即為(wèi)输出電(diàn)压。

跨阻带宽。在線(xiàn)性范围内工作时，所有(yǒu)互阻放大器均具有(yǒu)低通传递功能(néng)。许多(duō)实际应用(yòng)都处理(lǐ)数字或脉冲電(diàn)流，并且脉冲的带宽不应超过放大器的输入带宽。该规范与单位增益带宽具有(yǒu)相同的含义，即，增加带宽需要降低增益。

線(xiàn)性范围。像任何其他(tā)运算放大器一样，当输入信号很(hěn)大时，跨阻放大器IC可(kě)能(néng)会饱和。范围可(kě)以指定為(wèi)上限或下限，以及一些动态范围（以dB為(wèi)单位）。

赔偿。这对于用(yòng)于光電(diàn)二极管感测的组件或具有(yǒu)寄生電(diàn)容的任何其他(tā)组件很(hěn)重要。由于光電(diàn)二极管電(diàn)路模型中的寄生電(diàn)容，因此跨阻放大器的传递函数可(kě)能(néng)会产生谐振。这可(kě)以在增益与输入频率曲線(xiàn)图中看到，其中对于源组件的寄生電(diàn)容的不同值，将出现不同的曲線(xiàn)。具有(yǒu)内部补偿的放大器允许使用(yòng)寄生電(diàn)容更高的源组件。

参考的RMS電(diàn)流噪声。这将告诉您闭环操作中的RMS噪声功率谱密度（以電(diàn)流计）。这将是负反馈环路中增益的函数。高质量组件的RMS電(diàn)流约為(wèi)1-10 pA /√Hz，对于增益為(wèi)10,000的100 MHz带宽，输出信号上的噪声為(wèi)1-10 mV。

设计用(yòng)于激光雷达接收机和涉及電(diàn)流脉冲的相关应用(yòng)中的光程测量。该元件的传输阻抗是引脚可(kě)选的（25和50 kOhm），具有(yǒu)非常低的噪声（2.1 pA /√Hz功率谱密度），这使得该元件非常适合具有(yǒu)低抖动的快速脉冲電(diàn)流测量。它还包括一个内部多(duō)路复用(yòng)器，带宽额定高达440 MHz，可(kě)以轻松支持10 ns的電(diàn)流脉冲。

LMH32401IRGTT

由于其差分(fēn)输出，德州仪器（TI）的LMH32401IRGTT非常适合在嘈杂的环境中运行。输出增益具有(yǒu)2个设置，同时仍提供高增益带宽乘积（在20 kOhm时额定高达275 MHz，在2 kOhm时额定為(wèi)450 MHz）。该组件的理(lǐ)想应用(yòng)包括计算机视觉，机械扫描的激光雷达，飞行时间位置测量以及涉及脉冲電(diàn)流源的相关应用(yòng)。

对于電(diàn)光测量应用(yòng)，该跨阻放大器包括集成的环境光消除電(diàn)路和100 mA電(diàn)流钳位電(diàn)路，以抑制瞬变。在较高的增益设置下，该组件可(kě)以感应短至800 ps的電(diàn)流脉冲。在全带宽下，输入噪声也以49 nA RMS為(wèi)基准，从而為(wèi)電(diàn)流测量提供了宽动态范围。