什幺是跨導放大器

　　跨導放大器（operational transconductance amplifier， OTA）是一種將輸入差分電壓轉換為輸出電流的放大器，因而它是一種電壓控制電流源（VCCS）。跨導放大器通常會有一個額外的電流輸入端，用以控制放大器的跨導。高阻的差分輸入級、可配合負反饋回路進行工作的特性，使得跨導放大器類似于常規運算放大器。

　　換言之，置于輸入路徑的運算放大器負責為模數轉換器提供經過處理的輸入信號，而置于輸出路徑的運算放大器則負責為發送器提供經過數模轉換器處理的輸出信號。這個處理過程并不簡單，因為系統采用的傳感器、模數轉換器、數模轉換器及發送器都各不相同，為它們提供信號的信號源必須在電子特性方面能夠滿足它們的特殊要求，才可以充分發揮其性能。

　　什幺是運算放大器

　　運算放大器（簡稱“運放”）是具有很高放大倍數的電路單元。在實際電路中，通常結合反饋網絡共同組成某種功能模塊。它是一種帶有特殊耦合電路及反饋的放大器。其輸出信號可以是輸入信號加、減或微分、積分等數學運算的結果。由于早期應用于模擬計算機中，用以實現數學運算，故得名“運算放大器”。運放是一個從功能的角度命名的電路單元，可以由分立的器件實現，也可以實現在半導體芯片當中。隨著半導體技術的發展，大部分的運放是以單芯片的形式存在。運放的種類繁多，廣泛應用于電子行業當中。

　　原理

　　運放如圖有兩個輸入端a（反相輸入端），b（同相輸入端）和一個輸出端o。也分別被稱為倒向輸入端非倒向輸入端和輸出端。當電壓U-加在a端和公共端（公共端是電壓為零的點，它相當于電路中的參考結點。）之間，且其實際方向從a 端高于公共端時，輸出電壓U實際方向則自公共端指向o端，即兩者的方向正好相反。當輸入電壓U+加在b端和公共端之間，U與U+兩者的實際方向相對公共端恰好相同。為了區別起見，a端和b 端分別用“-”和“+”號標出，但不要將它們誤認為電壓參考方向的正負極性。電壓的正負極性應另外標出或用箭頭表示。反轉放大器和非反轉放大器如下圖：

　　一般可將運放簡單地視為：具有一個信號輸出端口（Out）和同相、反相兩個高阻抗輸入端的高增益直接耦合電壓放大單元，因此可采用運放制作同相、反相及差分放大器。

　　運放的供電方式分雙電源供電與單電源供電兩種。對于雙電源供電運放，其輸出可在零電壓兩側變化，在差動輸入電壓為零時輸出也可置零。采用單電源供電的運放，輸出在電源與地之間的某一范圍變化。

　　運放的輸入電位通常要求高于負電源某一數值，而低于正電源某一數值。經過特殊設計的運放可以允許輸入電位在從負電源到正電源的整個區間變化，甚至稍微高于正電源或稍微低于負電源也被允許。這種運放稱為軌到軌（rail-to-rail）輸入運算放大器。

　　運算放大器的輸出信號與兩個輸入端的信號電壓差成正比，在音頻段有：輸出電壓=A0（E1-E2），其中，A0 是運放的低頻開環增益（如 100dB，即 100000 倍），E1 是同相端的輸入信號電壓，E2 是反相端的輸入信號電壓。

　　跨導放大器和運算放大器區別分析

　　跨導放大器的設計考慮

　　采用電壓反饋放大器（VFA）來設計一個優質的電流到電壓（跨導放大器）轉換器是一項重大的挑戰。理論上，一個光電二極管當曝露在光線中時可產生一個電流或電壓輸出，而跨導放大器（TIA）便是將這個很弱的電流轉換成一個可用的電壓信號，通?？鐚Х糯笃骶杞涍^補償才能正常工作。本文將會探討一個用345MHz的軌到軌輸出，電壓反饋放大器（例如是美國國家半導體的LMH6611）來實現的簡單TIA設計，并提供TIA設計所必需的信息，討論TIA的補償和性能結果，以及分析TIA輸出端的噪聲。

　　圖1所示為一個用電壓反饋放大器構建的帶有光電二極管等效電容和運放輸入電容的TIA模型。

　　運算放大器的設計考慮

　　由于LMH6611工作在較大增益（RF）時，其輸入偏置電流便較低，故可容許電路工作在低光強度的條件下。運算放大器反向端上的總電容（Cr）包括光二極管的電容（CPD）和輸入電容（CIN），Cr在電路穩定性方面扮演著很重要的角色，而穩定性則取決于這個電路的噪聲增益（NG），其定義為：

　　圖2所示為噪聲增益與運算放大器開環增益（AOL）交點的波特圖。當增益較大時，CT和RF在傳遞函數中產生了一個零點。在較高的頻率下，在環路附近會出現過大的相移，使得跨導放大器絕對不穩定。

　　為了保持穩定性，需要加入一個反饋電容（CF）與RF并聯以便在噪聲增益函數中的fP處構建一個極點。通過選用合適容值的CF，便可使噪聲增益的斜坡變平從而獲取最佳的性能，這樣使得頻率fP點的噪聲增益等于運算放大器的開環增益。這個在AOL和噪聲增益交點以上的噪聲增益斜率“平坦化”會得到一個45度的相位余量（PM）。這是因為在交點處，fP點的噪聲增益極點會貢獻一個45度的相位超前，因此給出了一個45度的相位余量（假設fP和fZ之間最少有10MHz的距離）。