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跨阻放大器的選擇和應用
跨阻放大器的選擇和應用
運算放大器有許多不同的實現(xiàn)方式，每種實現(xiàn)都有自己的專用名稱。特別是，電流到電壓的轉(zhuǎn)換看起來很簡單，就像需要使用電阻器和歐姆定律一樣。但是，實際情況要比與負載并聯(lián)使用電阻器復雜得多。
跨阻放大器恰好提供了此功能，這使得可以從光電二極管或收發(fā)器之類的設備中讀出電流作為電壓，然后可以將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。盡管您可能會用另一種類型的放大器和一些外部組件執(zhí)行類似的操作，但是當您使用跨阻放大器IC時，您可以節(jié)省電路板上的空間并使用某些其他功能。這是您的下一個系統(tǒng)的一些選項。
什么是跨阻放大器？
在我年輕的時候，令我困惑的一件事就是使各種放大器與眾不同的原因。如果您查看跨阻放大器的電路圖，它看起來非常類似于具有負反饋的運算放大器電路。那么，它與運算放大器有何不同？答案是：您可以從運算放大器構建跨阻放大器；區(qū)別在于輸入到放大電路的信號以及電路中反饋的工作方式。
與其討論跨阻放大器所涉及的所有理論，不如說是，您可以使用跨阻放大器將輸入電流轉(zhuǎn)換為電壓。這在許多應用程序中很重要，例如：
光電二極管和光學設備：這些組件輸出電流，但是需要使用ADC將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。跨阻放大器級在將該電流輸入到ADC之前將其轉(zhuǎn)換為電壓。一個即將到來的領域是用于自動駕駛汽車的激光雷達系統(tǒng)。
低功率模擬傳感器：來自壓力傳感器，加速計和其他輸出電流的組件的信號可以轉(zhuǎn)換為電壓，然后饋送到ADC。
射頻設備：電信和科學應用利用在微波頻率下工作的跨阻放大器。
如果要針對這些應用之一進行設計，則可以選擇跨阻放大器IC，而不是使用運算放大器IC并將其配置為跨阻放大器。這些IC已針對特定應用進行了優(yōu)化，并包括其他可能難以使用分立元件設計的功能。
重要規(guī)格
一些重要的互阻放大器規(guī)格如下：
傳輸阻抗。這等效于放大器的增益。傳輸阻抗乘以輸入電流即為輸出電壓。
跨阻帶寬。在線性范圍內(nèi)工作時，所有互阻放大器均具有低通傳遞功能。許多實際應用都處理數(shù)字或脈沖電流，并且脈沖的帶寬不應超過放大器的輸入帶寬。該規(guī)范與單位增益帶寬具有相同的含義，即，增加帶寬需要降低增益。
線性范圍。像任何其他運算放大器一樣，當輸入信號很大時，跨阻放大器IC可能會飽和。范圍可以指定為上限或下限，以及一些動態(tài)范圍（以dB為單位）。
賠償。這對于用于光電二極管感測的組件或具有寄生電容的任何其他組件很重要。由于光電二極管電路模型中的寄生電容，因此跨阻放大器的傳遞函數(shù)可能會產(chǎn)生諧振。這可以在增益與輸入頻率曲線圖中看到，其中對于源組件的寄生電容的不同值，將出現(xiàn)不同的曲線。具有內(nèi)部補償?shù)姆糯笃髟试S使用寄生電容更高的源組件。
參考的RMS電流噪聲。這將告訴您閉環(huán)操作中的RMS噪聲功率譜密度（以電流計）。這將是負反饋環(huán)路中增益的函數(shù)。高質(zhì)量組件的RMS電流約為1-10 pA /√Hz，對于增益為10,000的100 MHz帶寬，輸出信號上的噪聲為1-10 mV。
設計用于激光雷達接收機和涉及電流脈沖的相關應用中的光程測量。該元件的傳輸阻抗是引腳可選的（25和50 kOhm），具有非常低的噪聲（2.1 pA /√Hz功率譜密度），這使得該元件非常適合具有低抖動的快速脈沖電流測量。它還包括一個內(nèi)部多路復用器，帶寬額定高達440 MHz，可以輕松支持10 ns的電流脈沖。
LMH32401IRGTT
由于其差分輸出，德州儀器（TI）的LMH32401IRGTT非常適合在嘈雜的環(huán)境中運行。輸出增益具有2個設置，同時仍提供高增益帶寬乘積（在20 kOhm時額定高達275 MHz，在2 kOhm時額定為450 MHz）。該組件的理想應用包括計算機視覺，機械掃描的激光雷達，飛行時間位置測量以及涉及脈沖電流源的相關應用。
對于電光測量應用，該跨阻放大器包括集成的環(huán)境光消除電路和100 mA電流鉗位電路，以抑制瞬變。在較高的增益設置下，該組件可以感應短至800 ps的電流脈沖。在全帶寬下，輸入噪聲也以49 nA RMS為基準，從而為電流測量提供了寬動態(tài)范圍。
