1. 有源反饋技術(shù)原理

傳統(tǒng)跨阻放大器采用無源反饋網(wǎng)絡(luò)（如電阻 Rf 和電容 Cf 并聯(lián)），其帶寬和動(dòng)態(tài)性能受限于反饋網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間常數(shù)（Rf×Cf）。當(dāng)輸入信號(hào)快速變化時(shí)，無源反饋無法及時(shí)調(diào)整，導(dǎo)致信號(hào)下降沿變緩或出現(xiàn)下沖。
有源反饋技術(shù)通過引入有源器件（如晶體管、運(yùn)算放大器等）構(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò)，可動(dòng)態(tài)調(diào)整反饋特性，從而減小時(shí)間常數(shù)、抑制信號(hào)下沖。

2. 有源反饋技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

• 動(dòng)態(tài)響應(yīng)快：有源器件可快速響應(yīng)輸入信號(hào)變化，調(diào)整反饋電流或電壓，避免無源反饋的延遲。

• 帶寬擴(kuò)展：通過有源器件的增益和頻率補(bǔ)償，可提高跨阻放大器的帶寬，減少高頻信號(hào)失真。

• 下沖抑制：有源反饋可主動(dòng)補(bǔ)償信號(hào)下降沿的電荷積累，防止輸出電壓低于正常幅度。

3. 典型有源反饋結(jié)構(gòu)

(1) 共源共柵有源反饋跨阻放大器

• 結(jié)構(gòu)：在傳統(tǒng)跨阻放大器基礎(chǔ)上，將反饋電阻 Rf 替換為共源共柵晶體管對(duì)（如MOSFET）。

• 原理：共源共柵結(jié)構(gòu)可提供高輸出阻抗，減小反饋網(wǎng)絡(luò)的寄生電容影響，同時(shí)通過晶體管的跨導(dǎo)（gm）動(dòng)態(tài)調(diào)整反饋電流。

• 效果：顯著提高帶寬，減小信號(hào)下沖，適用于高速光通信接收機(jī)。

(2) 跨導(dǎo)-電容（Gm?C）有源反饋

• 結(jié)構(gòu)：用跨導(dǎo)放大器（Gm）和電容 Cf 構(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò)。

• 原理：跨導(dǎo)放大器將輸入電流轉(zhuǎn)換為電壓，并通過電容 Cf 反饋到輸入端。通過調(diào)整 Gm 和 Cf 的值，可優(yōu)化反饋特性。

• 效果：可靈活調(diào)整帶寬和穩(wěn)定性，適用于低噪聲、高動(dòng)態(tài)范圍的應(yīng)用。

(3) 運(yùn)算放大器輔助有源反饋

• 結(jié)構(gòu)：在反饋網(wǎng)絡(luò)中引入輔助運(yùn)算放大器，形成閉環(huán)反饋。

• 原理：輔助運(yùn)放可快速補(bǔ)償主運(yùn)放的非理想特性（如有限帶寬、壓擺率限制），提高整體動(dòng)態(tài)性能。

• 效果：顯著改善信號(hào)上升沿和下降沿特性，減少下沖和過沖。

4. 有源反饋技術(shù)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

• 穩(wěn)定性分析：有源反饋可能引入額外的極點(diǎn)或零點(diǎn)，需通過頻率補(bǔ)償（如密勒補(bǔ)償、零極點(diǎn)對(duì)消）確保穩(wěn)定性。

• 噪聲優(yōu)化：有源器件的噪聲可能影響跨阻放大器的信噪比，需選擇低噪聲器件并優(yōu)化電路結(jié)構(gòu)。

• 功耗與面積：有源反饋通常會(huì)增加功耗和芯片面積，需在性能和成本之間權(quán)衡。

5. 應(yīng)用案例

• 高速光通信接收機(jī)：在10Gbps及以上速率的光接收機(jī)中，有源反饋跨阻放大器可顯著減小信號(hào)下沖，降低誤碼率。

• 高精度傳感器信號(hào)處理：在光電二極管、加速度計(jì)等傳感器的信號(hào)調(diào)理電路中，有源反饋可提高信號(hào)的線性度和動(dòng)態(tài)范圍。

6. 總結(jié)

有源反饋技術(shù)通過動(dòng)態(tài)調(diào)整反饋特性，可有效解決傳統(tǒng)跨阻放大器在高速信號(hào)處理中的下沖問題。其核心優(yōu)勢(shì)在于提高帶寬、改善動(dòng)態(tài)響應(yīng)，但需注意穩(wěn)定性、噪聲和功耗的優(yōu)化。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用需求選擇合適的有源反饋結(jié)構(gòu)，并通過仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證性能。