跨阻放大器(TIA:trans-impedance amplifier)是用于電流電壓轉(zhuǎn)換放大的模擬器件，常應(yīng)用于光電探測(cè)前端。

TIA放大器后接差分運(yùn)放以提升增益

光學(xué)傳感器接收到光信號(hào)將其轉(zhuǎn)換為微小電流，隨后通過(guò)TIA將來(lái)自光電二極管的輸出電流轉(zhuǎn)換為差分電壓信號(hào)，然后通過(guò)比較器判斷反射信號(hào)的檢測(cè)成功與否，最后由MCU來(lái)處理來(lái)自比較器的信號(hào)。

圖1光學(xué)傳感器前端信號(hào)處理示意圖

經(jīng)光學(xué)傳感器光電二極管(PD)/雪崩光電二極管(APD)轉(zhuǎn)換的電流通常只有數(shù)十微安，若使用寬帶運(yùn)放來(lái)搭建光學(xué)傳感器的TIA放大電路，由于失調(diào)電壓、噪聲等的影響，數(shù)百微安的電流難以被放大器有效的放大，寬帶運(yùn)放運(yùn)用于微小電流轉(zhuǎn)差分電壓設(shè)計(jì)上較為復(fù)雜。若將光學(xué)傳感器專(zhuān)用跨阻放大器（TIA）用于激光雷達(dá)設(shè)計(jì)，不但增益穩(wěn)定，還簡(jiǎn)化了外部電路，TIA輸入端可直接連接APD，使用TIA進(jìn)行光學(xué)傳感器前端設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)明顯。

深圳市乾鴻微電子有限公司自主設(shè)計(jì)并基于國(guó)內(nèi)代工廠工藝流片的HA1003型輸入鉗位保護(hù)的單通道TIA放大器具有200M的高帶寬，可放大僅持續(xù)幾納秒的輸入電流脈沖，為整個(gè)系統(tǒng)提供更高的分辨率；5k、15k、30k、50k四種可編程增益模式動(dòng)態(tài)可選，無(wú)需設(shè)置后續(xù)放大級(jí)；4pA√Hz的低噪聲系數(shù)延長(zhǎng)了工作距離。HA1003采用塑封QFN16L、4mm*4mm封裝，功能對(duì)標(biāo)ADI公司MAX40660產(chǎn)品，是光學(xué)傳感器前端***中的優(yōu)選。

圖2 TIA放大器后接全差分放大器示意圖

在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，可能會(huì)遇到50k增益仍不足以滿(mǎn)足應(yīng)用需求，此時(shí)可在TIA放大器后接一全差分放大器，以損失部分帶寬來(lái)提升放大器增益。HA1003為單端輸入、差分輸出的TIA放大器，HA1001E為差分輸入、差分輸入的全差分放大器；如圖所示，HA1003型輸入鉗位保護(hù)的單通道TIA放大器后接一HA1001E型全差分放大器，對(duì)于數(shù)百微伏的小電壓信號(hào)，HA1001E將信號(hào)增益為RF/RI倍，選擇的信號(hào)增益大小應(yīng)結(jié)合實(shí)際應(yīng)用情況中前端信號(hào)的大小來(lái)進(jìn)行選擇，以避免輸出信號(hào)飽和。進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意預(yù)留補(bǔ)償電容以防止相位裕度不足以致輸出信號(hào)失真。