运算放大器的I-V转换应用
图1
其中IB是定义的输入偏置电流，IOS是定义的输入失调电流，IOS的量级通常比IB小的多，实际应用中可以只用考虑IB的大小，而IB的大小通常和运算放大器的制造工艺和ESD架构相关：
IB= ( IP+In ) /2
IOS=(IP=-In)/2
Bipolar工艺的IB远大于CMOS工艺的IB，依CMOS运算放大器为例，CMOS工艺运算放大器输入Pin内部是接MOSFET的栅极，不消耗任何电流，但运算放大器的同相/反相输入Pin通常存在ESD保护二极管，会有极小的反相电流存在（通常是pA级大小），如（图2）所示。
图2
反相电流是少数载流子参与电荷移动形成的电流，少数载流子受温度影响严重，通常环境温度每升高10℃，二极管PN结反相电流都会增加1倍。
电流-电压转换器也称为跨阻放大器(TIA)，如（图3）所示。
图3
输入电流IS，Vo=A*IS ，这里A是电路增益，单位是V/A。假定IB=0，也就是理想放大器，则Vo=-R*IS 。IB的存在，实际运算放大器的输出是:
Vo=-R*(IS-In）=-R*(IS-IB)
R的值决定了系统的增益，为了实现更高增益通常提高R的阻值，但实际应用中R的提高并不能线性提高系统增益。较小阻值的T型网络可实现高增益的应用，如（图4a）所示：
图4a
但此电路对运算放大器的Vos有一定的要求，不适合选Vos太大的运算放大器，此时的运算放大器的输出电压：
Vo=-K*R2*IS+Vos*(1+R2/R1)
其中K=1+R/R1+R/R2
R也可看成一个Z(S)阻抗，其中S是复频率，在一些高频应用中，如（图4b）的等效输入模型，需要考虑运算放大器的同相/反相输入Pin间的电容带来的漏电的影响。当然为减少IB的特殊ESD架构和低输入Pin间电容的运算放大器对系统性能的提升很有帮助。
Vo(s)=-Z(S)*IS(S)
图4b
最常见的I-V转换应用是光电流或光电导检测、高阻抗Sensor电流检测等，如实现宽范围电流检测，可在反馈网络中加入低Rdson，低IOFF的Analog Switch实现多量程切换，如（图5）所示:
图5
对数放大器也是一种I-V转换器，其传递函数是：
VLOG=VY*Logb(IS/IR)
其中VY是输出比例因子
3PEAK的对数放大器TPA8304是0.2V，IR是输入基准电流，b为基底，通常是10，VLOG是对数放大器输出，IS是输入电流。
三极管的Vbe电压和输入电流有一定的对数关系，对数放大器的实现就是利用了BJT的指数特性，集电极电流ic是按照指数规律与基极-射极间Vbe关系为
ic=IS*exp(Vbe/VT)
其中VT为电压档量，常温下约为26mV，IS为集电极饱和电流
VBE=VT*ln（iC/IS）
（图6）中ic=VS1/R，同时考虑到运算放大器的VOS和运算放大器的IB，ic=((VS1-VOS)/R)-IB，其传递函数为
VO=-VT*ln((VS1-VOS-R*IB)/(R*IS))
图6
图7、TPA8304内部框图
TPA8304可实现1nA到10mA电流7dec（DR为动态范围，定义为DR=Logb(Ismax/Ismin)的数据压缩，10nA to 1mA范围，0.25dB的动态误差，实现光路系统的光功率监测的EDFA、VOA等应用。
图8、TPA8304 Log特性
