可編程增益跨阻放大器使光譜系統(tǒng)的動態(tài)范圍達到最大

　　根據(jù)所需的帶寬和反饋電阻，寄生電容可能導致放大器的預期行為與實測行為大不相同。例如，假設圖11中的放大器使用與上一電路相同的1 MΩ和10 MΩ值，相應的電容分別為4.7 pF和0.47 pF，我們選擇10 MΩ增益。如果各開關具有大約0.5 pF的饋通電容，考慮寄生路徑，理想帶寬與實際帶寬的差異如圖12所示。

　　解決該問題的一種方法是將各開關替換為兩個串聯(lián)開關。這樣，寄生電容將減半，但需要更多元件。圖13顯示了這種方法。

　　如果應用需要更高的帶寬，第三種方法是利用SPDT開關將每個未使用的輸入端連接到地。雖然各斷開開關的寄生電容仍在電路內(nèi)，但圖14b顯示了各寄生電容看起來是如何從運算放大器的輸出端連接到地，或從未使用反饋分支的末端連接到地。從放大器輸出端到地的電容常常導致電路不穩(wěn)定和響鈴振蕩，但在這種情況下，總寄生電容僅有幾pF，不會對輸出端產(chǎn)生嚴重影響。從反相輸入端到地的寄生電容會與光電二極管的分流電容和運算放大器自有的輸入電容相加，與光電二極管的大分流電容相比，增加量微乎其微。假設各開關有0.5 pF的饋通電容，運算放大器輸出端將增加2 pF負載，大部分運算放大器都能毫無困難地驅(qū)動。

　　但是，像任何事情一樣，圖14所示的方法也有缺點。它更復雜，對于兩個以上的增益可能難以實現(xiàn)。此外，反饋環(huán)路中的兩個開關會引入直流誤差和失真。根據(jù)反饋電阻的值不同，額外帶寬可能很重要，足以保證這種小誤差不影響電路工作。例如，對于1 MΩ反饋電阻，ADG633的導通電阻在室溫下產(chǎn)生大約50 ppm的增益誤差和5 μV的失調(diào)誤差。但是，如果應用要求最高帶寬，那么可以說這是一個缺點。

　　結(jié)論

　　光電二極管放大器是大多數(shù)化學分析和材料鑒別信號鏈的基本組成部分。利用可編程增益，工程師可以設計儀器來精確測量非常大的動態(tài)范圍。本文說明如何在實現(xiàn)高帶寬和低噪聲的同時確保穩(wěn)定性。設計可編程增益TIA涉及到開關配置、寄生電容、漏電流和失真等挑戰(zhàn)，但選擇合適的配置并仔細權衡利弊可以實現(xiàn)出色的性能。