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作者: TI專家Bruce Trump

翻譯: TI信號鏈工程師 Rickey Xiong (熊堯)

跨阻放大器（TIA）的輸入阻抗是多少呢？無窮大還是零呢？都不是，究竟是多少？沒有事物是絕對為零或絕對無窮大的，對嗎？即使你沒有用過TIA， TIA輸入阻抗的值會讓你驚訝，值得你去理解。畢竟，一個反向放大器就是一個有輸入電阻的TIA ，對嗎？

TIA將一個電流信號轉換成電壓，并且經(jīng)常用于測量弱電流，如圖1所示。對于理想運放，有無窮大的開環(huán)增益和帶寬，輸入阻抗為零。運放的反饋回路使得V1保持虛地，得到一個零輸入電阻。類似一個電流表，一個理想的電流測量電路的輸入阻抗應該為零。

我們?nèi)匀患僭O運放工作在理想條件下，但實際上運放的增益帶寬積是有限的，我們應該思考其輸入阻抗Z是多少？一些推論和8階的代數(shù)式揭示出一個有趣的結果。圖2是OPA314的開環(huán)增益隨頻率變化的曲線。對于今天的大多數(shù)運放，在一個較寬的頻率范圍內(nèi)------超過通用器件的50倍，開環(huán)增益以一個恒定的斜率 -20dB/10倍頻下降。它的增益帶寬積是3MHz，所以在這個范圍以內(nèi)的任何頻率下，其增益接近3MHz/f。

在黃色方框內(nèi)標出的因子揭示了結果。Z和Rf，f成正比，和增益帶寬積成反比。但是，Z和f成正比意味著什么呢？它感覺更像一個基本的電路元件------電感。一個電感的阻抗是 ，所以我們可以將TIA的輸入端等效為一個電感。

這非常巧，是嗎？也許你之前已經(jīng)知道了這一點。在一個較寬的頻率范圍內(nèi)，輸入端可以視為一個電感負載。在大多數(shù)應用中，我們希望這個電感越小越好。RF通常是根據(jù)跨阻增益而定，所以更高的增益帶寬積是減小這個電感的唯一方法。將這種方法應用于實際，你可能會從光電二極管或者電流轉換電路中獲得更多的洞察力。

沒有更多新的東西在這里。各種使用運放合成的電感電路已經(jīng)存在了很長一段時間，但是你可能沒有將它和TIA或者反向放大器聯(lián)系起來。建立這種聯(lián)系會帶來更深層次的思考和創(chuàng)造力。

更重要的是對運放輸入電壓的觀察。假設在無窮大的開環(huán)增益條件下，我們經(jīng)常希望運放的差模輸入電壓為0。但是，在一個較寬的頻率范圍內(nèi)，一定不是這樣的。增益帶寬積、頻率和輸出電壓之間的簡單關系提供了一種簡單的理解輸入電壓如何隨著頻率變化的方法。

當然，有許多限制條件：這是一個小信號分析。如果你使用足夠大的信號幅度和頻率驅(qū)動運放，運放將變得遲緩，且V1的電壓降會增加，而且這種模型是假設運放的開環(huán)響應以簡單的-20dB/10倍頻斜率下降。許多運放可能在開環(huán)響應曲線上存在不平坦，這會給增益等于GBP/f模型帶來影響。

一個額外的練習：我們能否改善電感模型，加入有限的DC開環(huán)增益影響？

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閱讀原文，請參見:http://e2e.ti.com/blogs_/b/thesignal/archive/2012/10/08/tia-input-z-infinite-or-zero-what-is-it-really.aspx

編輯：jq