电流转换成电压的两种主要方法。一种方法是先组合使用同相电压反馈放大器与分流电阻器来转换电流，然后进一步放大光信号。另一种方法是针对跨阻应用配置放大器，将两个步骤组合成一个步骤。图 9-4所示的是这两种方法的标准配置。

图 9-4 跨阻放大器与电压反馈放大器之间的关系

两种配置均提供了一个低输出阻抗级，能够连接各种类型的负载。然而，同相选项也有一些缺点。TIA 输入阻抗接近零，因为放大器将反相输入节点上的电压保持在与同相输入节点相同的电位。而 VFB 输入阻抗等于分流电阻器 R_L。对于 VFB 放大器，由于分流电阻器和电容器产生的大时间常数，信号响应可能会变慢。此外，光电检测器的线性度可能会受到影响，尤其是对于较高的检测器电流，因为分流电阻器上产生的电压偏置会发生变化。此外，由于光电探测器的电压偏置不再对所有探测器电流保持恒定，因此该二极管的内部电容可能会有所不同。使用 TIA，电压偏置在同相节点设置的电压下保持恒定，并可为信号提供电平转换，这对于单电源配置特别有用。

OPA855 具有 8GHz 的增益带宽、高压摆率和低噪声，是各种光电探测器的理想选择。图 9-5显示了将 OPA855 配置为宽带宽光学前端系统中的跨阻放大器 (TIA)。各种类型的光学传感器可用作放大器的光学输入：光电二极管 (PD)，雪崩光电二极管 (APD)，光电倍增管 (PMT) 和多像素光子计数器 (MPPC) 或称为固态光倍增器 (SiPM)。光学检测应用通常使用 APD，但在过去，是否选择超低光源进行检测一直是一项挑战。采用 PMT 和 MPPC 等技术时，在保持快速输出的同时，高固有增益需要低噪声的高速接口。OPA855 可以应对这些光学挑战，并且在这些应用中同样适用。

图 9-5 具有 APD 或 SiPM/MPPC 或 PMT 输入的跨阻放大器

跨阻应用需要低电压和电流噪声以实现出色的系统性能。由于采用高输入阻抗结构，OPA855 在低输入基准电压噪声和电流噪声之间实现了出色的平衡，并且电流噪声随频率保持一致。总体而言，放大器噪声对应用中总噪声的影响必须极小。检查光学传感器的总输入基准噪声。

光学传感器中的噪声源会有所不同，尤其是在引入增益和光子并联时。光功率、增益和施加的反向偏置是可能影响信噪比的主要特性。标准光电二极管在最高量子效率下产生最低噪声。在光电二极管内部，噪声源包括散粒和热。散粒噪声是光电检测中随机发生的一种现象，在明暗两种时间段都出现。暗电流是在没有光源的情况下发生的噪声，可能包括在散粒噪声中。热噪声源自二极管内部的分流电阻器。在较低的信号电平下，散粒噪声可能占主导地位。图 9-6展示了跨阻放大器电路中存在的噪声源示例。总 TIA 噪声是系统中每个分量的和方根：光电二极管噪声、放大器电流噪声、放大器电压噪声和反馈电阻器噪声。

图 9-6 光电二极管和 TIA 噪声模型

与 APD 的连接类似于与 PIN PD 的连接，但由于内部增益，APD 具有额外的噪声因素。APD 增加了散粒噪声和倍增过量噪声因子。减小电容、增大二极管分流电阻以及减小施加到 APD 的反向电压偏置可降低噪声，但会增加响应时间。MPPC 总噪声与 APD 相当，但噪声源不同。该光学传感器包括类似数字的噪声因素，例如暗计数率、脉冲后以及并联增益单元引起的光学串扰。在 PMT 中，暗计数率较低。通常，PMT 总噪声与 PD 相当，内部增益与 APD 相当。但是，PMT 的光学传感器空间具有最低的量子效率。