做压控放大、电子音量、合成器滤波的工程师，大概都遇到过这样的矛盾：想要一个增益能连续、线性地随控制电压变化的放大器，用普通运放加电位器或模拟开关，要么步进有台阶、要么失真大、要么通道串扰。要在一颗芯片里同时拿到“增益可电压编程 + 低失真 + 可直插经典电路”，双运算跨导放大器（OTA）是绕不开的器件。
本文要讲的 HCRM13700，就是这样一颗双路 OTA：每个通道是一个跨导 gm 由偏置电流 IABC 线性控制的放大器，内置线性化二极管，还各自带一个独立缓冲器。它引脚与功能对标业界经典 LM13700，可直接替换。下面从原理、参数、典型应用到同类对比，把这颗芯片讲透。
一、先给结论：HCRM13700 是什么
一句话：HCRM13700 是一颗双路运算跨导放大器（Operational Transconductance Amplifier，OTA）。和普通运放“输入电压、输出电压”不同，OTA 输入的是电压差，输出的是电流——输出电流 IOUT = gm·VIN，而跨导 gm的大小由一个偏置电流引脚（IABC）控制。
它在一颗芯片里集成了三部分（每个通道一套）：
·一个跨导放大器（OTA 主放大器），gm 随 IABC 线性变化，可调范围跨多个数量级；
·一个线性化二极管，由独立的二极管偏置电流 ID 控制，用来把差分输入的传输特性拉直、显著压低失真；
·一个独立的高阻抗 Darlington 缓冲器，可把 OTA 的电流输出转成低阻抗电压输出，且缓冲偏置与放大器偏置相互独立。
因为输出是电流、gm又可编程，它天然适合做“电压控制”类电路：压控放大器（VCA）、压控滤波器（VCF）、压控振荡器（VCO）、电子音量、AGC、采样保持、模拟乘法等。
表1 HCRM13700 核心参数速查
注：测试条件 VS=±15V、IABC=500μA、TA=25℃；min/max 含温度保证，typ 为典型值。
二、工作原理：gm 为什么能被电流编程
2.1 内部结构
下图是单通道的完整电路。左侧差分对是核心：它把输入电压差转成电流，尾电流即 IABC；中间是把差分电流汇总到输出的电流镜；右上角是线性化二极管；下方是独立的 Darlington 缓冲器。
理解三点即可：
·放大器的跨导由尾电流 IABC 决定，IABC 越大，gm 越大；
·线性化二极管与输入差分对并联，用 ID 设定线性区间，把“S 形”差分传输曲线中间段拉直；
·缓冲器有独立的偏置与电源连接，不用时可关闭，不影响 OTA。
2.2 核心公式
OTA 的跨导本质上是一个工作在已知尾电流下的差分对，室温下：
代入室温热电压 VT≈26mV，可得 gm≈19.2·IABC（IABC用 A、gm用 S）。例如 IABC=500μA 时，gm≈9.6mS，与手册典型值 9600μS 一致。输出峰值电流 Ipk与 IABC同量级（500μA 时 Ipk典型 500μA）。
线性化二极管的作用体现在下式——当输入信号电流 IS满足 |IS|<ID/2 时，差分输出被线性化为：
2.3 gm 随 IABC 的变化曲线
图2 跨导 gm 与放大器偏置电流 IABC 的关系（双对数坐标）
上图给出 gm随 IABC的变化：在很宽的 IABC范围内 gm近似线性（双对数图上为斜率约 1 的直线），两通道之间的 gm跟踪误差典型仅0.3dB，双通道一致性很好。这带来三点工程收益：
·增益可由一个控制电压（经电阻转 IABC）连续调节，没有电位器磨损或模拟开关台阶；
·调节范围宽，小信号可把 IABC 降到 μA 级，同时降低静态电流；
·双通道匹配好，立体声/平衡应用左右一致性高。
代价也要清楚：①gm对温度敏感（与 1/T 成正比），高精度需做温度补偿或留裕量；②输入是差分对、输入阻抗约 26kΩ（典型），不是普通运放的 MΩ~GΩ 级；③输出是电流，要电压必须加缓冲或负载电阻；④低 IABC时带宽随之下降（开环带宽典型 2MHz @ IABC=500μA）。
| 设计提示：偏置电流 IABC 不要直接加电压，应由 V+ 经一只电阻设定，阻值≈(V+−V−−Vbe)/IABC；IABC 与 ID 的上限均为 2mA。低电压（±5V）下，因输入 PNP 管的 Vbe 较高，输出动态范围会明显压缩，优先用 ±15V。 |
三、引脚定义与封装
HCRM13700 采用 SOIC-16 封装，内含两个独立通道。下图为引脚连接图（顶视）。
图3 HCRM13700 SOIC-16 引脚连接（顶视）
表2 引脚功能
替换验证：HCRM13700 的引脚排布、功能框图与 TI LM13700 完全一致——Amp Bias、Diode Bias、差分输入、OTA 输出、电源、缓冲输入/输出一一对应，因此在 LM13700 既有 PCB 上可直接对位替换。
替换需注意：①LM13700/LM13600 上的空脚（N/C）不要擅自接地或接电源，按原设计保持悬空；②前代 LM13600 的缓冲偏置会随放大器偏置变化，而 LM13700/HCRM13700 的缓冲偏置独立，若老电路依赖这一耦合需核对；③替换后务必实测 gm、失调与失真，不要只凭引脚一致即定型。
四、典型应用：从 VCA 到 VCO
4.1 压控放大器（VCA）/ 电子音量
设计目标：±15V 供电，通道增益随控制电压连续变化，1Vpp 输入下 THD<0.1%。
电路结构：输入信号先经分压网络把幅度降到数十 mV（满足线性化条件），送入 OTA 差分输入；控制电压经电阻转成 IABC设定 gm；线性化二极管由 ID（约 1mA）偏置；OTA 输出经内置缓冲器接成电压跟随，得到低阻抗电压输出。
图4 带线性化二极管的压控放大器（VCA）
增益与失真：电压增益由负载电阻 RL与 gm决定（VO=gm·VIN·RL），gm受控故增益受控；启用线性化二极管后，差分传输被拉直，在 |IS|<ID/2 区间失真显著降低。
为何适配：VCA 要求增益随控制电压单调、连续、低失真——这正是 OTA + 线性化二极管的本职；内置缓冲器省去外接运放，单芯片即可完成“压控增益 + 电压输出”。
布局建议：输入分压/线性化回路尽量靠近输入脚并缩短走线；IABC、ID的设定电阻与去耦电容靠近偏置脚；缓冲输出端的负载与反馈走线短而对称；电源去耦就近放置。
4.2 压控滤波器（VCF）
上图是经典的 OTA 压控滤波器结构：OTA 等效为一个受 gm 控制的“等效电阻”，与电容构成积分/滤波环节，f0 与 gm 成正比，改变 IABC 即扫动截止频率，是模拟合成器滤波器的标准做法。
4.3 采样保持（S/H）
OTA 输出电流对保持电容快速充放电，开关闭合时跟踪输入、断开时由电容保持电压，高阻抗缓冲器负责无损耗读出，压摆率典型 50V/μs，适合高速采样。
4.4 压控振荡器（VCO）
OTA 与定时电容构成可控积分/张弛振荡，gm（即 IABC）决定充放电斜率从而决定频率，可实现函数发生、调频（FM）与音乐里的 VCO。
五、同类对比：和 LM13700/LM13600 怎么选
HCRM13700 对标的是 TI 的两颗经典 OTA：LM13700 及前代 LM13600。下图从六个维度做归一化对比（仅作选型示意，数值以手册为准）。
3 关键参数逐项对照
选型结论：三者引脚与核心参数高度一致，LM13700 既有电路可直接用 HCRM13700 对位替换；HCRM13700 在输入偏置电流上更优（典型 0.116μA vs 1μA），且为现行供货、交期与本地支持更有保障。需要注意 HCRM13700 结到环境热阻 θJA 为 110℃/W（TI 标 83℃/W），高温/高耗散场景需留散热裕量。前代 LM13600 已停产，缓冲偏置方式不同，不建议新设计选用。
六、上手 Checklist
七、总结
HCRM13700 把“可编程跨导 + 线性化二极管 + 独立缓冲器”做进一颗 SOIC-16，直接对标 LM13700，适合压控放大/滤波/振荡、电子音量、采样保持、模拟乘法等信号链。它的价值不是某一个极限指标，而是“用电压连续编程模拟增益/频率”这件事的集成度与便利性，加上可直接替换经典型号、现行供货。
选型时记住“六看”：
替换原则：引脚一致可直接对位，但务必先核对偏置（IABC/ID）、供电与缓冲接法，样板实测 gm、失调、峰值电流与失真后再量产；不要把它当普通电压反馈运放或轨到轨器件使用。
内容验真与来源
- 芯片参数：HCRM13700 数据手册（HCRSEMI，SOIC-16），测试条件 VS=±15V、IABC=500μA、TA=25℃。
- 竞品参数：TI LM13700 数据手册（SNOSBW2F，Texas Instruments，1999/2015）。
- 前代差异：LM13600 与 LM13700 的缓冲偏置差异，以 LM13700 手册第 1 页说明为准。
说明：本文参数均标注测试条件，典型值不代表全温保证；六维雷达为选型示意，工程设计请以原厂最新手册为准。
禾芯荣半导体（HCRSEMI）持续提供运算放大器、比较器、电源管理、逻辑、音频功放等模拟与混合信号产品。如需 HCRM13700 样品、规格书或替换支持，欢迎在评论区留言或联系我们。
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