跨阻放大器工作原理

跨阻放大器（Transconductance amplifier）是一種常見的放大電路，用于將輸入電壓轉換為電流輸出。它的工作原理基于跨導（transconductance）的概念，即輸入電壓與輸出電流之間的關系。

跨阻放大器由輸入阻抗高的差動放大器和輸出阻抗低的共源極場效應管組成。它的輸入可以是電壓信號，而輸出則是電流信號。通過將輸入電壓信號加到差動放大器的輸入端，差動放大器將產生一對對稱的輸出電流。

下面詳細介紹跨阻放大器的工作原理：

1. 差動放大器的作用：

差動放大器是跨阻放大器的核心部分。它由兩個輸入端（非反相和反相）和一個輸出端組成。它的作用是將輸入電壓轉換為電流信號。

差動放大器對輸入信號的增益由一個由場效應管構成的導納放大器控制。這個放大器的輸出電流由信號電壓控制，通過差動對的晶體管中的電流源來實現。

2. 差動對的工作原理：

差動對是由兩個輸入晶體管組成的，一個是非反相輸入，另一個是反相輸入。它們的基極通過電流源連接，形成電流對。

在輸入電壓為零時，兩個晶體管的工作點（偏置點）是相等的，電流源向晶體管提供相同的電流。

當輸入電壓發生變化時，非反相輸入和反相輸入的電流也發生相應的變化。這是因為非反相輸入與反相輸入之間的電壓差會改變電流源的工作狀態，從而改變差動對的工作狀態。

3. 差動放大器輸出：

差動放大器的輸出電流由兩個晶體管的輸出電流進行疊加。如果非反相輸入的電壓大于反相輸入，那么差動放大器的輸出電流將向上流動；如果非反相輸入的電壓小于反相輸入，則輸出電流向下流動。

4. 輸出級：

差動放大器的輸出電流經過一系列的電流源和負載電阻，形成跨阻放大器的最終輸出。

電流源將輸出電流分配給共源極場效應管。共源極場效應管將電流轉換為電壓，經過負載電阻后，輸出電壓得到放大。

總結：

跨阻放大器通過將輸入電壓轉換為電流信號，并將其放大。它的工作原理基于差動放大器的工作機制，通過調節晶體管的輸出電流實現對輸入電壓的放大。輸出級將放大后的電流轉換為電壓信號，并提供給負載電阻。

跨阻放大器常用于音頻放大器、射頻放大器、通信電路等領域，具有高增益、低噪音、高穩定性等優點。它的工作原理和性能特點對于理解放大電路的基本原理和應用具有重要意義。