用于寬范圍光電二極管的跨阻抗放大器具有苛刻的要求

光電二極管廣泛見諸于眾多的應用，其用于把光轉換為可在電子電路中使用的電流或電壓。從太陽能電池到光數據網絡、從高精度儀器到色層分析再到醫療成像等均在此類應用之列。所有這些應用都需要用于對光電二極管輸出進行緩沖和調節的電路。對于那些需要高速和高動態范圍的應用，通常采用如圖1所示的跨阻抗放大器（TIA）電路。在圖1中，反饋電容顯示為一個寄生電容。對于許多應用來說，這是一個為確保穩定性而有意布設的電容器。

該電路讓光電二極管處于“光電導模式”，并在其負極上施加了一個偏置電壓。兩個運放輸入之間的虛擬連接把正極保持在地電位，從而在該光電二極管的兩端施加了一個恒定的反向偏置電壓。可以把光電二極管看作是一個電流源（與光強成比例）、一個電容器、一個大的電阻器和一個所謂暗電流的全并聯連接。二極管兩端的偏置電壓越大，光電二極管電容往往會變得越小。雖然這對速度有益，但在實際中則受限于光電二極管承受大反向電壓的能力。

由光電二極管產生的電流（IPD）被TIA電路放大，并通過跨阻抗增益電阻器（這里也稱為反饋電阻器，即RF）轉換為一個電壓。理想的情況是，該電流全部流過RF（即：IFB=IPD），然而實際上，放大器會以運放輸入偏置電流的形式“竊取”部分電流。此偏置電流在輸出端上產生一個誤差電壓并限制了動態范圍。增益電阻器越大，這種影響就越厲害。應選擇具有足夠低偏置電流（以及輸入失調電壓和輸入失調電壓漂移）的放大器以實現所需的動態范圍和總體準確度，這一點很重要。……