跨阻放大器的信号频率响应

作者：Bonnie Baker

在我之前关于直流跨阻放大器的博客《跨阻放大器基础知识》中，我们开始了解这个简单的电路。最后，在接下来的三个博客的结尾，将提供有关跨阻放大器（TIA） 电路稳定性的见解。

从核心开始

图 1 显示了一个标准的高精度 TIA 电路，使用低皮安输入偏置电流和 mV 输入失调电压放大器，光电二极管 （PD）上的电压为零。

图 1. 标准高精度

为了精确，图 1 的放大器具有超低的输入偏置电流和失调电压。为了通过低于最小 I PD来降低电流误差，MAX9613 的额定输入偏置电流为 1pA （典型值）。为尽可能保持光电二极管响应的线性度，MAX9613 失调电压为 150mV （最大值） 超低。

由于周围的实际电容和寄生电容，此 TIA 可能会不稳定。但希望通过您从本博客系列中获得的新设计专业知识，您将能够设计出这种令人不快的情况。

在图 1 中，信号增益等于反馈网络和光电二极管寄生电阻的组合。信号增益公式（公式 1）为：

V OUT / I PD ≈ （R F || C F ） 1

在等式 1 中，如果假设 C F是开路，则该跨阻电路的估计直流增益为 R F。

对等式 1 的进一步检查得出极点频率（等式 2）等于：

ƒ P = 1 / （2 p R F x C F ）等式。2

信号频率响应在 R F和 f P处表现出更高频率的直流响应（图 2）。

图 2. TIA 信号频率响应。

在图 2 中，信号在放大器的反相侧获得。TIA 的直流增益等于 V OUT /I PD。方便的是，该增益等于反馈电阻 R F。随着频率的增加，增益保持稳定，直到达到拐角频率，其中 R F和 C F形成一个低通滤波器。

这就是 TIA 信号响应的故事，但我们还没有谈到交流域中的稳定性或电路振铃。图 1 有两个基本领域，我们将使用它们来进一步阐明 AC 稳定性响应：

1） 运算放大器电路，其中将包括所有运算放大器寄生效应。
2） 光电二极管，具有所有光电二极管寄生效应。

这两个区域中的元件和寄生电容和电阻将构成阶跃响应特性。在我们即将进行的评估中，我们将了解放大器和光电二极管的寄生电容如何对电路的稳定性产生重大影响。