可编程增益跨阻放大器使光谱系统的动态范围达到最大

　　根据所需的带宽和反馈电阻，寄生电容可能导致放大器的预期行为与实测行为大不相同。例如，假设图11中的放大器使用与上一电路相同的1 MΩ和10 MΩ值，相应的电容分别为4.7 pF和0.47 pF，我们选择10 MΩ增益。如果各开关具有大约0.5 pF的馈通电容，考虑寄生路径，理想带宽与实际带宽的差异如图12所示。

　　解决该问题的一种方法是将各开关替换为两个串联开关。这样，寄生电容将减半，但需要更多元件。图13显示了这种方法。

　　如果应用需要更高的带宽，第三种方法是利用SPDT开关将每个未使用的输入端连接到地。虽然各断开开关的寄生电容仍在电路内，但图14b显示了各寄生电容看起来是如何从运算放大器的输出端连接到地，或从未使用反馈分支的末端连接到地。从放大器输出端到地的电容常常导致电路不稳定和响铃振荡，但在这种情况下，总寄生电容仅有几pF，不会对输出端产生严重影响。从反相输入端到地的寄生电容会与光电二极管的分流电容和运算放大器自有的输入电容相加，与光电二极管的大分流电容相比，增加量微乎其微。假设各开关有0.5 pF的馈通电容，运算放大器输出端将增加2 pF负载，大部分运算放大器都能毫无困难地驱动。

　　但是，像任何事情一样，图14所示的方法也有缺点。它更复杂，对于两个以上的增益可能难以实现。此外，反馈环路中的两个开关会引入直流误差和失真。根据反馈电阻的值不同，额外带宽可能很重要，足以保证这种小误差不影响电路工作。例如，对于1 MΩ反馈电阻，ADG633的导通电阻在室温下产生大约50 ppm的增益误差和5 μV的失调误差。但是，如果应用要求最高带宽，那么可以说这是一个缺点。

　结论

光电二极管放大器是大多数化学分析和材料鉴别信号链的基本组成部分。利用可编程增益，工程师可以设计仪器来精确测量非常大的动态范围。本文说明如何在实现高带宽和低噪声的同时确保稳定性。设计可编程增益TIA涉及到开关配置、寄生电容、漏电流和失真等挑战，但选择合适的配置并仔细权衡利弊可以实现出色的性能。