跨导放大器(Operational Transconductance Amplifier，OTA)是一种将输入电压信号转换为输出电流的特殊放大器。与常规运算放大器不同，其核心参数是跨导增益(g_m)，而非电压增益，这种特性使其在模拟信号处理领域展现独特优势。
从结构原理来看，OTA由差分输入级和电流镜负载构成。当输入电压(V_in)施加在差分对管时，晶体管沟道会产生与V_in成比例的漏极电流。通过电流镜的精确复制，最终输出电流I_out = g_m × V_in，其中跨导值g_m由偏置电流和晶体管参数共同决定。这种电流输出特性使其能直接驱动容性负载，特别适合开关电容滤波器等应用。
在实际工程中，OTA展现出三大核心特性：
输出阻抗高达兆欧级，形成近似理想电流源
增益带宽积(GBW)可达GHz量级
通过外部偏置电流灵活调节跨导值
在医疗监护设备中，OTA常作为生物电信号采集前端，其高输入阻抗特性(典型值>1TΩ)能有效捕获微弱的ECG/EEG信号。通信系统的自动增益控制(AGC)电路则利用OTA的可调跨导特性，实现动态范围超过60dB的信号调理。
设计高性能OTA需重点平衡以下参数：
偏置电流稳定性对温度变化的敏感度
差分对管匹配度引起的失调电压
电流镜复制精度限制的高频响应
现代工艺中，共源共栅结构能显著提升输出阻抗，将电压增益提高至80dB以上。当采用交叉耦合差分对时，可拓展带宽至5GHz，满足毫米波通信需求。
值得注意的局限包括：
输出电流受电源电压限制
开环工作时需外接补偿网络
噪声系数普遍高于常规运放
在混合信号系统中，OTA常与开关电容网络配合使用。通过周期性切换MOS管栅极电压，将电荷转移过程转化为等效电阻，这种技术已广泛应用于ADC前端采样保持电路。随着半导体工艺演进，采用FinFET结构的OTA正在突破传统CMOS器件的跨导限制，在生物阻抗测量等领域展现出纳安级电流检测能力。
