运算放大器(六):I-V 转换

1、跨阻放大器

        放大器类型是根据其输入-输出信号的类型定义。假设放大器增益 \mathbf{A=\frac{Y}{X}}(X:输入,Y:输出)。在电学范畴,由于用电压或电流表征一个信号,当输入信号为电流,输出信号为电压时,A=Y(电压)/X(电流),量纲为电阻,所以一般称为跨阻放大器。

        跨阻放大器 Trans-impedance amplifier(TIA ),具有高带宽的优点,一般用于高速电路,如光学传感器(如光电二极管、盖革-米勒管)的前端放大器,用于将传感器的输出电流转换为电压。

2、工作原理

        其工作原理是:当光撞击光电二极管时,光电管的光敏面受光照射时,由于 PN 结处于反向偏置,光生载流子在电场的作用下产生漂移,在外电路产生光电流 I_{pd}光电流通过跨阻放大器放大输出,这样就实现了光信号转换成电信号进而将电信号初步放大的功能。

        输入-输出关系为:V_{out}=I_{pd}*R_{F}

        其中,反馈电阻 R_{f} 并联的补偿电容器用于确保电路在整个带宽内稳定工作,所需带宽的电容 C_{f} 取值一般为:C_{f}\leqslant \frac{1}{2\pi \cdot R_{f}\cdot f_{p}}

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