跨阻放大器(TIA)的功能和应用范围

FPGA极客空间 发表于 2018-05-05 10:21:08 收藏 已收藏
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跨阻放大器(TIA)的功能和应用范围

FPGA极客空间 发表于 2018-05-05 10:21:08

跨阻放大器(TIA )全称为trans-impedance amplifier,是放大器类型的一种,放大器类型是根据其输入输出信号的类型来定义的。

TIA的功能如同我们平时在养花的过程中给花施肥的一样,如果一片贫瘠的土地上要种出鲜艳的花朵,那么在给这片土地施肥的时候,杂草和花苗同样得到了滋养,这时候我们就会人为地将杂草拔掉,这样杂草没了,肥料的营养能最大程度地供养给花苗,然后花苗才能茁壮成长。TIA在DWDM系统中的作用就相当于我们人为地将杂草拔掉,而且还一定程度上抵制了杂草的重生。

在电学范畴,假设放大器增益A=Y/X,Y为输出,X为输入。由于表征一个信号不是用电压就是电流,所以组合一下就有4种放大器,当输入为电流信号,输出为电压信号时,A=Y(电压)/X(电流),具有电阻的量纲,所以一般称之为跨阻放大器, 另外,我们常见的都是电压放大器,也就是输入输出都是电压的那种。

TIA由于具有高带宽的优点,一般用于高速电路,如光电传输通讯系统中普遍使用。例如PIN-TIA,PIN-TIA光接收器是用于光通信系统中将微弱的光信号转换成电信号并将信号进行一定强度低噪声放大的探测器件,其工作原理是:PIN的光敏面受探测光照射时,由于p-n结处于反向偏置,光生载流子在电场的作用下产生漂移,在外电路产生光电流;光电流通过跨阻放大器放大输出,这样就实现了光信号转换成电信号进而将电信号初步放大的功能。在实际应用中,我们会根据TIA的要求,采用-5.2 V、3.3 V或其它的供电形式,用不同的外围电路形式来完成封装。

我们知道在DWDM系统中,OSNR是衡量整个系统传输性能的重要指标之一,也就是信号和噪声的比值,如何将信噪比提高到一个理想的传输性能值,从上面的描述就可得知引入了TIA,它能将电信号进行一定强度的低噪放大。信号在经过光纤传输后,光功率和色散必然在一定程度上有所衰减,光放大器将光信号转化为电信号来进行放大处理时,TIA就能有效地抑制噪声信号的放大,分母变小,分子变大,这样就不难理解TIA是如何提高光信号与噪声的比值(OSNR)了。所以通俗地说,它是在同等条件下,使负面因素较低从而使正面因素较高地显现的一种技术手段而用到的器件。

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