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互阻抗放大器是一款通用運算放大器，其輸出電壓取決于輸入電流和回報電阻器：
我經常見到下圖所示的這款用來放大光電二極管輸出電流的電路。幾乎所有互阻抗放大器電路都需要一個與回報電阻器并聯的回報電容器 (CF)，用以補償放大器反相節點的寄生電容，進而保持穩定性。
有大量文章都介紹了在使用某種運算放大器時應如何選擇回報電容器，但我認為這根本就是錯誤的方法。
不管我們半導體制造商相信什麼，工程師都不會先選擇運算放大器，然後再通過它建構電路！大部分工程師都是先羅列一系列性能要求，再尋找能滿足這些要求的部件。
鑒于這種考慮，最好先确定電路中允許的最大回報電容器，然後選擇一個具有足夠增益帶寬積 (GBW) 的運算放大器，以便能與該回報電容器穩定工作。
下面是為互阻抗放大器确定所需運算放大器帶寬的簡易方法的步驟。
1 确定允許的最大回報電容
回報電容器連同回報電阻器構成放大器頻率響應中的一個極點：
高于這個極點頻率時，電路的放大性就會降低。最大回報電容器值可由回報電阻器和所需的帶寬确定：
我們可通過讓回報電容器等于或小于公式 3 計算得到的值，來確定電路滿足帶寬要求。
2 确定放大器反相輸入端電容
以顯示光電二極管的接點電容 (CJ) 以及放大器的差分 (CD) 及共模（CCM1、CCM2）輸入電容。這些值通常在運算放大器和光電二極管的産品說明書中提供。
從本圖中可以很明顯看到 CJ、CD 和 CCM2 是并聯的，是以反相輸入端電容是：
由于非反相端接地，是以 CCM1 不會增加輸入電容。這時候 CD 和 CCM2 可能還不知道，因為我們還沒有選擇特定的運算放大器。
我經常将 10pF 作為其相加過後的合理估計值。随後可用确切值來替代，以确定特定運算放大器是否合适。
既然我們已經确定了 CF 和 CIN 的值，那現在就能計算出所需的運算放大器帶寬。我将在第二部分介紹該計算，并在設計執行個體中應用以上過程。
在Part1中，我介紹了互阻抗放大器所需運算放大器帶寬的三步計算過程中的前兩步。在本文中，我不僅将介紹最後一個步驟，而且還将介紹使用本計算過程的設計執行個體。
3 計算所需運算放大器增益帶寬積
進行基本穩定性分析，我們将獲得本步驟背後的邏輯，如果您隻想進行計算，可以直接跳到公式 5。圖 1 是用于分析的 TINA-TI™ 電路。回報環路使用大電感器 (L1) 中斷，而電壓源則可通過大電容器 (C1) AC 耦合至該環路。
該環路在運算放大器輸出端中斷，以便輸入電容的效果包含在分析中。我們可執行 AC 傳輸特性，并使用後處理器生成開環增益 (AOL) 和噪聲增益 (1/β) 曲線。
1/β 曲線上有 3 個關注點。首先，在以下頻率位置有一個零點：
在該頻率以上，1/β 曲線以每十倍頻程 20dB 的速率增加。接下來，在公式 2 頻率位置有一個極點：
這會導緻 1/β 曲線“變平”。最後，1/β 曲線将在以下頻率位置與 AOL 曲線相交：
在公式 5 中，fGBW 是運算放大器的機關增益帶寬。為保持穩定性，AOL 曲線必須在 1/β 曲線變平時與 1/β 曲線相交（假設是一個機關增益穩定的運算放大器）。如果 AOL 曲線在 1/β 曲線上升時與 1/β 曲線相交（如圖 4 中虛線所示），電路可能會震蕩。這可為我們帶來以下規則：
将 fI 和 fp 的公式帶入該規則，并求解機關增益帶寬，我們可得到以下實用公式：
公式 5 消除了為互阻抗放大器設計選擇運算放大器時的一道難題。選擇具有足夠帶寬的運算放大器，不但可確定獲得足夠的信号帶寬，而且還有助于避免潛在的穩定性問題！
設計執行個體：
現在，我把這個過程運用在設計執行個體中，并對比采用兩個運算放大器時的電路性能。一個運算放大器符合我們所計算的增益帶寬要求，另一個不符合。
首先，我們計算可使電路穩定并達到帶寬目标的最大回報電容：
下一步，我們将确定放大器反相輸入端電容。由于我們還沒有為電路選擇運算放大器，是以我們不知道 CD 和 CCM2 的值。記住，我在第 1 部分中建議将 10pF 作為該電容的合理電容估計值。
最後，我們可計算運算放大器的增益帶寬要求：
相位裕度對比：
相位裕度是一個穩定性名額，可在環路增益等于 0dB 的位置将放大器環路增益 (AOL * β) 相位與 180 度相比。0 度相位裕度表明負回報已經變成正回報，說明系統不穩定。
相位裕度可使用第 2 部分（圖 1）的電路進行測量，其可中斷回報環路。在 AOL * β 電壓幅值等于 0dB 的頻率位置可測量 AOL * β 電壓的相位（Vout 探針）。
重複 OPA313 的這一分析可得到 31.65 度的相位裕度。從技術上講，該部分在這一相位裕度下是穩定的，但它不會被視為穩定的設計。如果生産了大量這樣的電路，有一些可能會因運算放大器技術參數的容差問題而不穩定。
階躍響應對比：