解补偿运放是什么意思？解补偿运放为何可正常用于TIA配置?
tia即跨阻放大器(transimpedance amplifier)。以前总说什么pd放大电路，其实用tia更加准确和专业。最近碰到一款适用于tia的解补偿运放，刚开始还觉得很诧异，因为解补偿运放一般需要最小增益才能保证电路的稳定性；那么它用在tia上面，不用担心稳定性问题吗？翻了下datasheet，自己简单做了仿真，才明白缘由——本文就是希望把这个缘由能说清楚，因为高速、高信噪比snr的tia电路，用解补偿运放可能是比较合适的选择。
一、解补偿运放是什么意思呢？从adi官网随便找到一款解补偿运放，lt1468-2，它也是适用于tia的运放。参见图1。
图1 解补偿运放lt1468-2的简介
从图2中就能明白它不是单位增益稳定的运放，因为当开环增益曲线为0db时候，相位裕量只有不到20°，所以这颗运放是不能配置成缓冲器用的。图1中说它是二倍增益稳定（这里的增益为噪声增益），从图2中一样可以找到原因：当aol曲线在6db时候，它的相位裕量是超过45°的，所以它是二倍增益（噪声增益）的运放。我用ltspice进行开环仿真的结果，跟图2是一致的。参见图3、图4和图5。
图2 开环增益、相位与频率曲线
图3 开环增益的仿真电路
图4 aol仿真结果
图5 图4中当aol为0db时候的相位裕量只有22°，是不稳定的
最后，我们看看当lt1468-2用于缓冲器时候的时域仿真结果，参见图6，我们可以观察到阶跃响应时候会有比较大的过冲和恢复时间，这是不稳定的电路。 这里需要注意，时域观察运放电路的稳定性时候，施加的阶跃输入一定要是小信号 ，即峰峰值小于200mv，这里用的是100mvpp方波输入。
图6 时域仿真电路
图7 图6的仿真结果
有一点很奇怪，就是我通过过冲反推电路的相位裕量的结果是33°，而前面我们看到，图2在aol=0db时候它的相位裕量只有22°。暂时还没理解原因。
图8 从图7的过冲幅值反推电路的相位裕量
二、环路增益决定着运放电路的稳定性这里简单复习下运放电路稳定性的相关知识。运放用作负反馈电路时候有很多好处，比如温度特性变好，增益基本不会aol随温度变化而影响，输出阻抗小等等。但是它也有需要注意的问题，就是可能会不稳定。
那么为什么说环路增益aolβ决定着运放电路的稳定性呢？因为任何运放负反馈电路的增益vo/vi都可以拆解成分母为1/（1+aolβ）的形式。环路增益aolβ是复数，幅值为1时如果幅角为-180°那么就会导致aolβ=-1。当aolβ=-1，此时分母趋近于零，那么任何输入的轻微扰动，输出都会有剧烈的反应，即不稳定。
三、解补偿运放可正常用于tia的原因现在我们可以看下，为何解补偿运放可正常用于tia，而不必担心稳定性问题的原因了。一张图就能说清楚问题，参见图9， 因为tia的噪声增益等于1+c1/c2！正常的tia，噪声增益都会比1大很多 。所以解补偿运放可正常用于tia。lt1468-2配置成tia电路的开环增益与噪声增益曲线仿真电路和结果参见图10和图11。
图9 tia噪声增益的伯德图
图10 lt1468-2配置成tia电路（配置了好几遍，只能把c2调整到200pf，环路增益的相位裕量才足够，还没弄明白）
图11 噪声增益与aol曲线
最后，本文简单整理了解补偿运放是什么，运放电路的稳定性取决于什么，以及补偿运放可正常用于tia的原因。
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图1 解补偿运放lt1468-2的简介
从图2中就能明白它不是单位增益稳定的运放，因为当开环增益曲线为0db时候，相位裕量只有不到20°，所以这颗运放是不能配置成缓冲器用的。图1中说它是二倍增益稳定（这里的增益为噪声增益），从图2中一样可以找到原因：当aol曲线在6db时候，它的相位裕量是超过45°的，所以它是二倍增益（噪声增益）的运放。我用ltspice进行开环仿真的结果，跟图2是一致的。参见图3、图4和图5。
图2 开环增益、相位与频率曲线
图3 开环增益的仿真电路
图4 aol仿真结果
图5 图4中当aol为0db时候的相位裕量只有22°，是不稳定的
最后，我们看看当lt1468-2用于缓冲器时候的时域仿真结果，参见图6，我们可以观察到阶跃响应时候会有比较大的过冲和恢复时间，这是不稳定的电路。 这里需要注意，时域观察运放电路的稳定性时候，施加的阶跃输入一定要是小信号 ，即峰峰值小于200mv，这里用的是100mvpp方波输入。
图6 时域仿真电路
图7 图6的仿真结果
有一点很奇怪，就是我通过过冲反推电路的相位裕量的结果是33°，而前面我们看到，图2在aol=0db时候它的相位裕量只有22°。暂时还没理解原因。
图8 从图7的过冲幅值反推电路的相位裕量
二、环路增益决定着运放电路的稳定性这里简单复习下运放电路稳定性的相关知识。运放用作负反馈电路时候有很多好处，比如温度特性变好，增益基本不会aol随温度变化而影响，输出阻抗小等等。但是它也有需要注意的问题，就是可能会不稳定。
那么为什么说环路增益aolβ决定着运放电路的稳定性呢？因为任何运放负反馈电路的增益vo/vi都可以拆解成分母为1/（1+aolβ）的形式。环路增益aolβ是复数，幅值为1时如果幅角为-180°那么就会导致aolβ=-1。当aolβ=-1，此时分母趋近于零，那么任何输入的轻微扰动，输出都会有剧烈的反应，即不稳定。
三、解补偿运放可正常用于tia的原因现在我们可以看下，为何解补偿运放可正常用于tia，而不必担心稳定性问题的原因了。一张图就能说清楚问题，参见图9， 因为tia的噪声增益等于1+c1/c2！正常的tia，噪声增益都会比1大很多 。所以解补偿运放可正常用于tia。lt1468-2配置成tia电路的开环增益与噪声增益曲线仿真电路和结果参见图10和图11。
图9 tia噪声增益的伯德图
图10 lt1468-2配置成tia电路（配置了好几遍，只能把c2调整到200pf，环路增益的相位裕量才足够，还没弄明白）
图11 噪声增益与aol曲线
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