在光电流应用中补偿电流反馈放大器.PDFVIP

在光电流应用中补偿 该TIA 的闭环增益可以表示为 电流反馈放大器 (1) 作者：Jonathan Pearson 等式1 表示，Z 接近无穷大，TIA 增益则接近其理想值R 。随 F 简介 着 Z 接近无穷大，误差电流 ie 接近零，所有输入电流均流过 Z 电流反馈放大器(CFA)历来都不是跨阻放大器(TIA)的首选，因 RF 。在等式1 中，环路增益表示为 。 RF 为它们具有较高的反相输入电流和反相输入电流噪声，可能比 不幸的是，理想的 CFA 是不存在的，因此，实用器件一般都 同等级电压反馈放大器(VFA)至少高出一个数量级。另外，许 退而求其次：在其输入端跨接一个单位增益缓冲器。电流镜将 多系统设计师对 CFA 并不熟悉，因为不大愿意使用它们。然 误差电流反射至一个高阻抗节点，在此，误差电流被转换成电 而，事实上，CFA 使用起来非常简单，而且在要求高增益、低 压，缓冲后馈入输出端，如图2 所示。 功耗、低噪声、宽带宽和高压摆率的应用中，其性能可能超过 VFA 。其主要优势之一是，一个理想 CFA 的环路增益独立于 其闭环增益，为此，CFA 可以实现出色的谐波失真和带宽性能， 而不受其闭环增益的影响。 因超低的输入偏置电流和输入电流噪声，FET 输入运算放大器 往往是TIA 应用的首选，尤其是将低输出电流器件（如光电元 件）用作输入电流源的应用。尽管FET 输入放大器在诸多此类 应用中技高一筹，但其速度却可能无法满足需要更快性能的系 图2. 用作TIA 的实用CFA （带单位增益缓冲器） 统要求。因此，在可以耐受较大噪声、速度更快的系统中，越 只要Ro = 0 ，则闭环增益与等式1 中的闭环增益相同。当Ro 0 来越多地将CFA 用作TIA 。 时，闭环增益变成 本文旨在探讨光电二极管或其他光- 电流传感器的寄生电容对 用作TIA 的CFA 的影响，以及如何针对这种电容对放大器进 (2) 行补偿。同时简要介绍 CFA 运行模式，并说明 CFA 和VFA 分析法之间的相似之处。本文不使用 VFA 电路“噪声增益”或 Z 且环路增益为 。 者 CFA 电路“反馈阻抗”分析法。相反，采用基于环路增益 RF + RO 的经典反馈理论，以避免在电流和电压域之间来回转换时遇到 使用实用元件设计TIA 的困难（环路增益始终是一个无维度的量），而且该理论还可 光电二极管和其他光电器件表现出一种与器件面积成比例的 产生直观、易用的波特图。 寄生分流电容。当Ro = 0 时，该电容完全自举，因而不会影响 电流反馈放大器的基本知识