清明假期去蓬莱长岛的路上，坐在大巴车里闲着无聊，想起来之前看过的一个还没理解的低噪声TIA电路，便直接发了帖子寻求帮助。电路图参见图1。很快便收到了回复，参见图2，本文便是据此展开而来的。

图1 一个不常见的低噪声TIA电路

图2 一位朋友的解答，非常感谢！

一、设计目的猜测

发帖之前只猜到了图1电路的设计目的是兼顾低噪声和高增益，但还不清楚它具体的工作原理。

低噪声：LT1028的电压噪声非常低，典型值只有0.85nV/sqrt(Hz)，几乎没有比它的输入电压噪声更低的放大器了，非常适合用于TIA电路。这是因为，TIA的关键就在于输入电容，它会导致高频噪声增益很大（NoiseGain=1+Cin/Cf），进而增加总输出噪声。在大部分应用里，输入电压噪声乘以高频噪声增益，是噪声的主要贡献者。除非跨阻很大如1GΩ，这种情况下电阻热噪声和放大器的输入电流噪声会是噪声的主要贡献者。

图2 LT1028极低的输入电压噪声（一般首页提到的参数都会是这款产品的亮点）

高增益：虽然LT1028的输入电压噪声很低，但是它的输入偏置电流相对较高。也就是说，如果跨阻为1MΩ时，输入偏置电流导致的输出失调电压最大为0.3V，更要命的是它会随温度变化而变化，不同器件的输入偏置电流也会不同（正态分布），参见图3，这样即使想软件校准也会很麻烦。

图3 LT1028的Ibs参数分布与温度特性

因此，输入端增加一个JFET即可解决因LT1028输入偏置电流导致的直流误差问题。因为JFET的输入电流很低，pA甚至fA级别。跨阻即使再大如100MΩ，直流误差也不再是问题。

这就是图1电路的设计目的，同时实现了低噪声和高增益。我猜这款放大器出现的较早，所以才有了图1这种电路以满足需求，因为那时候还没有如LTC6268这种低输入偏置电流和低输入电压噪声兼顾的放大器。

二、具体工作原理解析

首先，确定负反馈，只有电路为负反馈电路，才能将“虚短”作为前提条件去使用。分析参见图4，确认该电路为负反馈，可使用“虚短”。

图4 确定是负反馈电路，输出增加，JFET的栅极电压增加，那么JFET漏极电压同样也会增加，所以需要接到放大器的反相输入端，构成负反馈

其次，根据“虚短”，我们知道了图4放大器反相输入端电压也为0V，那么流过JFET电流约为3mA，JFET漏源电压约为2V。恒流源电路。

最后，查看BF862特性曲线（该器件已停产），可以看到，Vgs为-0.4V，JFET工作在“饱和区”。这就是为什么图4电路中有一个负0.4V了。

图5 查看JFET特性曲线，找到Vgs

三、总结

图1电路在今天可能吸引力没有那么大了，因为现在有了更先进的放大器，如LTC6268，同时兼顾了低电压噪声和低输入偏置电流。但了解一下也是非常值得的，甚至在一些应用里降成本时没准可以用到，比如色谱仪。