電流迴授與電壓迴授在架構上有很大的不同。前者因沒有基本增益頻寬乘積之限制，並且具有本質上的線性度，因此非常適用於高速信號。電流迴授運算放大器的頻寬多少受到增益的限制，不過限制程度還是比電壓迴授元件要小。此外，其轉換率並非受到內部偏壓電流的限制，而是侷限在電晶體本身的速度限制上。因此不需使用正迴授或其他轉換加強機制即可為偏壓電流提供更高的轉換率。

相對於差模（Differential Pair），電流迴授運算放大器具有輸入緩衝器，此通常是指放射追蹤器（emitter follower）或其他相類元件。非反相輸入有極高的阻抗；反相輸入放大器的緩衝器輸出則有較低的阻抗。比較起來，電壓迴授放大器的兩種輸入都具有高阻抗。

電流迴授運算放大器的輸出為電壓，與流出或流入運算放大器反相輸入的電流，相似處是轉阻（transimpedance）的複雜功能。轉阻於直流時非常高，且與電壓迴授運算放大器一樣都有頻率漸增時的單極點下降。

《圖一　顯示轉阻和迴授電阻 RF》

電流迴授運算放大器具有可調整的頻寬和穩定性。迴授電阻會控制閉迴路動態，進而影響頻寬和穩定性。電流迴授其中一項優點便是具有操作穩定的大信號頻寬。其高轉換率與可依照迴授電阻調整頻寬的運作方式來取得非常接近小信號元件頻寬的大信號頻寬。且其固有的線性度更能於高頻率時取得較低的失真率和較大的信號。

RF阻值的重要性為何？ @內文:隨迴授電阻變化的閉迴路特性使工程師能跳脫持續增益頻寬的限制。其中的關鍵在於可降低使迴路增益隨著增益增加時，保持高增益的迴授電阻值。

《圖二　RF對頻率反應的影響》

請參閱(圖二)。在寬頻視訊放大器的範例中，可以看到改變迴授電阻時頻寬的變化。在最右邊RF為200ohms的曲線上，看到頻率反應大幅升高。幾乎升了半個dB。此曲線也具有最大頻寬。迴授電阻減少時，頻寬會再度升到最高點。將電阻降到200ohms時可能會讓脈衝反應有減幅震盪的情形，過低時會導致大幅震盪。在RF＝300的曲線上可以看到穩定的上升，且頻寬仍可達最高頻率反應的要求。因此無須犧牲大半頻寬來達到穩定度。所以當迴授電阻增加到500ohms時，將有調整頻率反應的空間。若應用設備只需50或60MHz的頻寬，而且更高的頻寬導致雜訊產生時，則可利用迴授電阻調整頻率反應。

《圖三　視訊放大器RF對增益的影響》

(圖三)是同一元件的數據表。此表顯示出不同於非反相增益的建議迴授電阻。在此表中可以看到，增益為1時需要1000ohm的迴授電阻才能達到最佳效能。原因是迴路增益過高時，則需要較大電阻來降低其值。這是與電壓迴授架構非常不同的地方。電流迴授放大器不適用於以反向輸入端的輸出短路。

數據表中最常見的電阻所對應的增益是2。不過在圖二中，最後實際使用的值有很大的彈性。數據表中建議的值只是可選擇範圍內的中間值。再回到圖三，增益為4時，RF降至150ohms，現在增益電阻只有50ohms，所以這時輸入緩衝電阻會與增益電阻有相同的值。此情況會降低放大器的閉迴路轉阻，且當增益增加時會開始限制頻寬。增益為7時，又會回到300ohm的迴授電阻。此時所得到的電流迴授頻寬與預期的值有所出入，也就是當增益超過7時，頻寬就開始減少。此種情況與電壓迴授非常類似。值得注意的是，虛線代表不同運算放大器所需的最低迴授電阻值，此值會依照反相輸入電阻或放大器的穩定性而有所不同。任何一個因素都會發揮影響並限制最低的迴授電阻量。

電路板佈局

針對電流迴授運算放大器或一般的高速元件需要仔細考慮的便是電路板佈局。電源旁路電容需非常靠近元件，一般不超過3mm。需有兩組電容：可遠離電路板的大型電解電容，與需非常靠近元件的小型陶瓷旁路電容。小型陶瓷旁路電容用以供電給高速暫態電壓並去耦合元件旁的電源。若在這類電容上放置電感器會影響其效能。因此需盡量使用接地平面和電源層提供接地電流和電源電流較低的阻抗路徑。不過在接地平面和電源層時，務必要靠近輸入/輸出的接腳，如此一來，便可降低接腳上的寄生電容。

反相輸入接腳和迴授電阻對交流接地都需有最小電容。另外，任何運算放大器的輸出接腳也都需要有最小電容。因此需盡量在合適的地方使用已表面黏著的元件。這樣可以將寄生電容降到最低。 另可減少電流傳送路徑，或是在輸入/輸出接腳上使用控制阻抗與雙端的傳輸線。

《圖四　寄生電容，1pF反向輸入、1pF 輸出》

(圖四)顯示電流迴授運算放大器少量寄生輸入和輸出電容的變化情形。綠線代表理想曲線，紅線代表從寄生電容所得到的最高頻率反應。圖四上得到的最終結果是1pF的反相輸入接腳和1pF的輸出接腳。工程師可增加迴授電阻的值來抵消這類小量的寄生負載，此為電流迴授運算放大器的另外一個優點。不過若電路板配置不佳的話，即使有較大的迴授電阻，還是有可能導致急遽峰波甚至是振盪的情形發生。

驅動電容負載

(圖五)是用在電壓和電流迴授元件上，以隔絕電容負載的運算放大器的一般技巧（特別是電容輸出的電阻負載量非常小時，例如驅動高速類比－數位轉換器時）。將RISO電阻置於運算放大器和電容負載之間。圖上的曲線代表依電容大小的不同而建議的RISO電阻值。此圖以1000ohm的電阻負載為標準。若RL值較小，RISO也會較小。另外一種方是就是將RISO置於迴授迴路內（未顯示於圖中）。可將RF接在絕緣電阻的輸出端上，取代如圖中將RF接在RISO和放大器中間的方式。這樣可以維持增益準確性，不過使用絕緣電阻還是會失去部分電壓轉換幅度。

《圖五　絕緣電阻vs.電容負載》

減少系統雜訊

當建立以電流迴授運算放大器為架構的系統時，其設計理念就是要將輸出的雜訊減到最低，尤其當建立IF放大器或低頻率RF放大器時，這點格外重要。其中一項步驟便是正如之前的圖表所示：降低頻率反應的峰值。其方法包括使用建議的迴授電阻值，或是在必要時擴大迴授電阻值。另外一項步驟為交流耦合。同樣地，也可以使用只通過適當頻率的濾波器。這樣可以阻絕所有的雜訊，只接受放大頻帶上的訊號。將最高寬頻放大器早點置於電路上。越早加入增益，之後影響信號的雜訊會越少。同時也先將最低的雜訊增益元件置於電路上。一般而言，工程師也會從低雜訊放大器、砷化鎵（GaAs）元件或低雜訊分散式元件獲得增益。盡可能避免較大的源端電阻。電阻器會依電阻值增加等值的熱量雜訊。

電流迴授的注意事項

在比較電流迴授運算放大器和電壓迴授時，請注意以下事項：@內標:

●使用電流迴授放大器時不會除去輸入偏壓電流。因為此元件不是對稱電路，所以兩個電流間沒有固定的平衡。一般而言，用做較高阻抗的非反相輸入有較低的輸入偏壓電流，反相輸入則有較高的偏壓電流做為射極隨耦器階段的輸出；

●電流迴授元件的偏移電壓可被配對並變得極小，但是其值並非一致為零。此類電壓並非自然平衡，所以一般電流迴授運算放大器的偏移電壓將會不如電壓迴授設計；

●緩衝器組態需要迴授電阻，此環節不能省掉。因為若緩衝器架構系統中的電壓迴授放大器有佈局電路板，則需將迴授電阻換成電流迴授的元件；

●最後，迴授迴路內的電容通常都會導致系統不穩定。任何在較高頻率時減少迴授網路至反相輸入阻抗會在迴授阻抗值下降時，使頻率反應達到最高峰。

結語

在需要高輸出振幅和低失真度時，電流迴授運算放大器可說是高速信號的最佳解決方案。可將電流迴授放大器的優點應用於設備中，包括視訊線路驅動器和路由器的簡報品質、類比－數位轉換驅動器、IF放大器和時脈緩衝器。事實上，無論在何地，信號的精確度和高速都是電流迴授放大器最主要的運作目標。

（作者為NS美國國家半導體應用工程師）

市場動態	ST發表了具備超低噪音與超低功耗特性的高速運算放大器系列產品TSH310、TSH330、TSH350；這些元件採用高速BiCMOS技術與電流反饋架構，可應用在邏輯分析儀、示波器、視訊驅動器、影像系統以及電池供電儀器等領域。相關介紹請見「 ST高速運算放大器支援高階影像應用」一文。 ADI發佈一款運算放大器AD8677，尺寸為同類元件的1/4，與該公司的工業標準OP07高性能、超低失調電壓運算放大器相比，具有更高的精度。你可在「 ADI推出工業測量和控制系統應用的運算放大器 」一文中得到進一步的介紹。 TI推出業界最低失真的5V單電源運算放大器，最適合需要高速、低失真和低雜訊的各種應用。在「TI運算放大器提供失真最低的5V單電源操作能力」一文為你做了相關的評析。

相關網站	「NS高速和其他應用設備運算放大器網站」。 「 TI網站」。 「ST網站」。