作者：Jonathan Pearson
简介
电流反馈放大器(CFA)历来都不是跨阻放大器(TIA)的首选，因为它们具有较高的反相输入电流和反相输入电流噪声，可能比同等级电压反馈放大器(VFA)至少高出一个数量级。另外，许多系统设计师对 CFA 并不熟悉，因为不大愿意使用它们。然而，事实上，CFA 使用起来非常简单，而且在要求高增益、低功耗、低噪声、宽带宽和高压摆率的应用中，其性能可能超过VFA。其主要优势之一是，一个理想 CFA 的环路增益独立于其闭环增益，为此，CFA 可以实现出色的谐波失真和带宽性能，而不受其闭环增益的影响。
因超低的输入偏置电流和输入电流噪声，FET 输入运算放大器往往是 TIA 应用的首选，尤其是将低输出电流器件（如光电元件）用作输入电流源的应用。尽管 FET 输入放大器在诸多此类应用中技高一筹，但其速度却可能无法满足需要更快性能的系统要求。因此，在可以耐受较大噪声、速度更快的系统中，越来越多地将 CFA 用作 TIA。
本文旨在探讨光电二极管或其他光-电流传感器的寄生电容对用作 TIA 的 CFA 的影响，以及如何针对这种电容对放大器进行补偿。同时简要介绍 CFA 运行模式，并说明 CFA 和 VFA分析法之间的相似之处。本文不使用 VFA 电路“噪声增益”或者 CFA 电路“反馈阻抗”分析法。相反，采用基于环路增益的经典反馈理论，以避免在电流和电压域之间来回转换时遇到的困难（环路增益始终是一个无维度的量），而且该理论还可产生直观、易用的波特图。
电流反馈放大器的基本知识
理想的 CFA 的输入阻抗为零——其输入端跨接完全短路——因为负反馈信号为电流。相对地，理想的 VFA 的输入阻抗则是无穷大，因为其反馈信号为电压。CFA 检测在其输入端中流过的误差电流，并形成等于 Z 与输入电流之积的输出电压，其中，Z 表示跨阻增益。须正确定义误差电流的方向，以产生负反馈。与 VFA 中的 A 相似，在理想 CFA 中，Z 接近无穷大。图 1 所示基本原理展示了如何将理想的 CFA 配置成 TIA，以便将来自理想电流源的电流转换为输出电压。
该 TIA 的闭环增益可以表示为
等式 1 表示，Z 接近无穷大，TIA 增益则接近其理想值 RF。随着 Z 接近无穷大，误差电流 ie 接近零，所有输入电流均流过RF。在等式 1 中，环路增益表示为 ZRF。
不幸的是，理想的 CFA 是不存在的，因此，实用器件一般都退而求其次：在其输入端跨接一个单位增益缓冲器。电流镜将误差电流反射至一个高阻抗节点，在此，误差电流被转换成电压，缓冲后馈入输出端，如图 2 所示。
只要 Ro = 0，则闭环增益与等式 1 中的闭环增益相同。当 Ro > 0时，闭环增益变成
使用实用元件设计 TIA
光电二极管和其他光电器件表现出一种与器件面积成比例的寄生分流电容。当 Ro = 0 时，该电容完全自举，因而不会影响闭环响应。在实际 CFA 中，Ro > 0，并且寄生电容会影响响应，结果可能导致电路不稳定。另外，就像 VFA 中的开环增益 A一样，在实际 CFA 中，Z 的幅度在低频下较大，随着频率的增加而滚降，而随着频率的增加，相移表现出更大迟滞。对于一阶，Z(s)的特性可以描述为单个主极点，其中，s = p 直流跨阻为 ZO，如等式 3 所示。Z(s)中的高频极点稍后再作讨论。
图 3 中的电路包含寄生电容 C 和跨阻 Z(s)。请注意，CFA 的反相输入电容可以并入 C。
