设计目标

设计说明

这个采用 T 网络反馈配置的跨阻放大器可以将输入电流源转换为输出电压。电流到电压的增益基于 T 网络等效电阻，它大于电路中使用的任何电阻。因此，T 网络反馈配置电路可实现非常高的增益，无需在反馈中使用大电阻或第二个增益级，可减少噪声、稳定性问题和系统中的错误。

设计说明

1. C₁ 和 R₁ 可设置输入信号截止频率 f_p。
2. 电容器 C₁ 与 R₁ 并联，有助于限制带宽、减少噪声，如果使用高阻值电阻，还可改善电路的稳定性。
3. 共模电压是同相输入端的电压，不随输入电流而变化。
4. 可以向同相输入添加偏置电压，将输出电压偏置为 0A 输入电流的输出摆幅下限之上。
5. 使用高值电阻器可能会减小电路的相位裕度并在电路中引入额外的噪声。
6. 避免将容性负载直接放置在放大器的输出端，以最大程度地减少稳定性问题。
7. 有关运算放大器线性运行区域、稳定性、转换导致的失真、容性负载驱动、驱动 ADC 和带宽的更多信息，请参阅设计参考 部分。

设计步骤

此电路的传递函数遵循：

1. 计算所需增益：
   $\text{Gain =}\frac{V_{\mathrm{oMax}}}{{\text{I}}_{\text{oMax}}}=\frac{\text{3.2V}}{\text{100nA}}{\text{= 3.2 × 10}}^{\text{7}}\frac{\text{V}}{\text{A}}$
2. 选择电阻器值，以设置通带增益：
   $\text{Gain = }\left(\frac{R_2\times R_1}{R_3}{\text{+ R}}_{\text{1}}{\text{+ R}}_2\right)$

   由于 R₁ 将是系统中最大的电阻器值，请首先选择此值，然后选择 R₂ 并计算 R₃。选择 R₁ = 3.3MΩ 和 R₂ = 13kΩ。R₁ 非常大，因为此电路跨阻增益大。R₂ 在 ~10kΩ 范围内，因此运算放大器可以轻松驱动它。

   $R_3=\left(\frac{R_2\times R_1}{Gain–R_1–R_2}\right)=\left(\frac{\text{13kΩ × 3.3MΩ}}{{\text{3.2 × 10}}^{\text{7}}\frac{\text{V}}{\text{A}}\text{– 3.3MΩ – 13kΩ}}\right)\text{= 1.5kΩ}$
3. 计算 C₁，以设置 f_p 的位置。
   $C_1= \frac{1}{2\pi \times R_1\times f_p}=\frac{1}{\text{2π × 3.3MΩ × 10kHz}}=\text{4.82pF}\text{≈ 4.8pF（标准值）}$
4. 运行稳定性分析，确保该电路稳定。有关如何运行稳定性分析的更多信息，请观看 TI 高精度实验室 - 运算放大器： 稳定性 视频。

设计仿真

直流仿真结果

交流仿真结果

设计参考资料

1. 请参阅《模拟工程师电路说明书》，了解有关 TI 综合电路库的信息。
2. 请参阅 SPICE 文件 SBOMB39。
3. 请参阅 TIPD176，www.ti.com.cn/tool/cn/tipd176。
4. 有关大量运算放大器主题（包括共模范围、输出摆幅、带宽和如何驱动 ADC）的更多信息，请访问 TI 高精度实验室。

设计采用的运算放大器

设计备选运算放大器