OTA运放(Operational Transconductance Amplifier)是一种差分放大器,其输出电压与输入电压之比为传导(conductance)而非传统意义上的电阻(resistance)。因此,OTA运放也被称为传导放大器。传统的运放(Op-Amp)使用电压差放大,从而达到放大电压信号的目的,而OTA运放则是通过放大电流信号来实现放大功能。
OTA运放可以实现很多传统运放无法完成的任务,例如实现模拟控制系统中的电压控制电流(V-I)转换,以及实现可编程模拟滤波器等。
OTA运放通常由差动放大器、输出级、电流限制器和偏置电路四部分组成。
差动放大器是OTA运放的核心部分,由两个输入端口和一个输出端口组成。两个输入端口分别接收正极性和负极性的电压信号,并将信号差分放大后输出到输出端口。
输出级由一个输出级差动对和其驱动的负载组成,可以将输入信号的差分电压转换为输出电流。
电流限制器的作用是保证输出电流不超过指定的限制值,从而保证OTA运放不会过载或出现失效。
偏置电路则是为了提供OTA运放各部分所需的恒定电流而设置的。它可以提供OTA运放的运行电流,同时可以控制运放的放大倍数。
OTA运放有很多独特的特点,例如:
1)传导放大——采用传导放大方式,输出电压为输入电压之比乘以电路的传导值;
2)低噪声——OTA运放的差动放大器结构和电流驱动方式使得其具有低噪声的特点;
3)高增益——OTA运放的增益通常比普通运放要高,可以在一定程度上提高信号的精度;
4)高输入阻抗——OTA运放的输入电阻非常高,对于输入信号的影响非常小;
5)高输出阻抗——OTA运放的输出阻抗通常非常高,可以有效减小负载时的回馈影响。
OTA运放可以广泛应用于模拟控制系统、信号处理、数据转换等领域。例如可以用于实现电流源(Current Source)、电流镜(Current Mirror)等电路,以及实现可变增益放大器、滤波器等。
在直流自稳应用中,OTA运放可以实现自动调节电路的电流和电压。在模拟滤波器中,OTA运放可以用于实现可变频率、可变增益、可变阻尼的滤波器。在高速数据采集中,OTA运放可以用于放大和保持信号,并提供高速运算放大器和多级采样保持电路等。