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。
| 适合 | 需谨慎 | 不适合 |
| · 压控放大器 VCA、电子音量、AGC · 压控滤波器 VCF（音频、合成器） · 压控振荡器 VCO、函数/调频发生 · 采样保持、信号多路复用、PLL · AM 调制、模拟乘法、可变阻抗 | · 低电源（±5V 时 PNP 的 Vbe 会压缩动态范围） · 需要电压输出：OTA 输出是电流，需外接缓冲或负载电阻 · 高精度直流：VOS 随 IABC 变化，温漂需评估 · IABC、ID 上限 2mA，勿超偏置 · 缓冲器需自行接成电压跟随 | · 需要汽车电子认证或全温（−40~125℃）保证的场景 · 直接当通用电压反馈运放（开环、非电压模式） · 大电流功率输出（信号级 mA，缓冲上限 20mA） · 要求轨到轨输入/输出的低压单电源系统 · 对直流失调极敏感的精密直流链路 |
表1 HCRM13700 核心参数速查
| 参数 | 数值 | 说明 |
| 输入失调电压 VOS | typ 0.4 / max 4.0 mV | 全温；随 IABC 变化 |
| 输入偏置电流 IB | typ 0.116 μA | 优于经典 OTA |
| 跨导 gm（IABC=500μA） | min 6700 / typ 9600 μS | 全温 min 5400 |
| 输出峰值电流 Ipk | typ 500 μA | min 350 / max 650 |
| gm 双通道跟踪 | typ 0.3 dB | 双通道一致性 |
| 正/负峰值输出电压 | typ ±14.2 V | min ±12 V |
| 电源电流（两通道） | typ 2.6 mA | 低静态功耗 |
| 共模抑制比 CMRR | typ 110 dB | min 80 dB |
| 通道串扰 | typ 100 dB | 20Hz~20kHz |
| 输入阻抗 | typ 26 kΩ | min 10 kΩ |
| 开环带宽 / 压摆率 | 2 MHz / 50 V/μs | IABC=500μA |
| 缓冲器输入电流 | typ 0.5 μA | max 2 μA |
| 电源电压范围 | ±4.75~±16 V | 单电源 9.5~32 V |
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。
图1 HCRM13700 单通道内部电路（含 OTA、线性化二极管与独立缓冲器）
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：
gm = q IABC/(2kT) = IABC/(2VT)
IOUT = gm VIN
Ipk≈ IABC
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：
IOUT = IS (2IABC/ID)， 条件 |IS| < ID/2
这意味着只要把输入信号幅度（经分压）和 ID 配合好，就能把失真压到很低，这是它做高保真 VCA/VCF 的关键。压控滤波器的截止频率同样由 gm 设定：
f0 = RA gm / [(R+RA) 2πC]
改变 IABC即改变 gm，就直接改变了滤波器的截止频率，这正是“压控”的由来。
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
| 引脚 | 通道 A 功能 | 引脚 | 通道 B 功能 |
| 1 | Amp Bias（偏置 IABC） | 16 | Amp Bias（偏置 IABC） |
| 2 | Diode Bias（偏置 ID） | 15 | Diode Bias（偏置 ID） |
| 3 | + Input 同相输入 | 14 | + Input 同相输入 |
| 4 | − Input 反相输入 | 13 | − Input 反相输入 |
| 5 | Output OTA 输出 | 12 | Output OTA 输出 |
| 6 | V− 负电源 | 11 | V+ 正电源 |
| 7 | Buffer Input 缓冲输入 | 10 | Buffer Input 缓冲输入 |
| 8 | Buffer Output 缓冲输出 | 9 | Buffer Output 缓冲输出 |
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）
图5 压控滤波器（VCF）：gm 决定截止频率
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）
图6 采样保持电路：OTA 对保持电容充放电、缓冲读出
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）
图7 压控振荡器（VCO）：gm 控制振荡频率
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）。
图8 HCRM13700 与 TI LM13700/LM13600 六维对比（示意）
表3 关键参数逐项对照
| 对比项 | HCRM13700 | TI LM13700 | TI LM13600 |
| 封装 / 通道 | SOIC-16 / 双 | SOIC-16 / 双 | SOIC-16 / 双 |
| gm（IABC=500μA） | 9600 μS | 9600 μS | 同量级 |
| 输出峰值电流 | 500 μA | 500 μA | 500 μA |
| 输入偏置电流 | 0.116 μA（典型） | 1 μA（典型） | 1 μA |
| 共模抑制比 | 110 dB | 110 dB | 110 dB |
| 通道串扰 | 100 dB | 100 dB | 100 dB |
| 输入阻抗 | 26 kΩ | 26 kΩ | 26 kΩ |
| 开环带宽 | 2 MHz | 2 MHz | 2 MHz |
| 电源电流（两通道） | 2.6 mA | 2.6 mA | 2.6 mA |
| 独立缓冲器 | 有（偏置独立） | 有（偏置独立） | 有（偏置随 IABC） |
| 供货 / 温度档 | 现行，−20~85℃ | 在产，商用档 | 停产 |
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
| A 偏置与增益 | |
| ☐ IABC 由 15V 经电阻设定，阻值=(15V−Vbe−V−)/IABC ☐ gm 按 gm≈19.2·IABC 估算，再以实测微调 | ☐ 增益跨度需求换算 dB，确认 IABC 调节范围够 ☐ IABC、ID 均不超 2mA |
| B 线性化与失真 | |
| ☐ 启用线性化二极管，ID 取约 1mA ☐ 输入信号先分压到数十 mV，满足 |IS|<ID/2 | ☐ 输出加缓冲做负载隔离，避免带载压缩 ☐ THD 目标按实测，不直接套用宣传值 |
| C 供电与动态 | |
| ☐ 优先 ±15V；±5V 需重新核算输出摆幅 ☐ 单电源确认 9.5V 起，并安排虚地/偏置 | ☐ 电源去耦就近，跨电源轨加电容 |
| D 温度与封装 | |
| ☐ 按 0~70℃ 设计；−20~85℃ 订货档确认 ☐ SOIC-16 核对 θJA 与散热（110℃/W） | ☐ 不上汽车电子认证、不承诺 −40/125℃ |
| E 替换与验证 | |
| ☐ 与 LM13700 逐脚核对，N/C 脚处理一致 ☐ 样板实测 gm、VOS、峰值电流、THD 再定型 | ☐ 关键参数留裕量，不按单一典型值定案 |
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”：
| 1 看跨导 gm≈19.2·IABC，先定偏置电流，再谈增益大小 | 2 看输出 OTA 是电流输出，需要电压得加缓冲或负载电阻 | 3 看线性 启用线性化二极管压低失真，满足 ID>2·IS |
| 4 看供电 ±15V 动态范围足，±5V 会明显缩水 | 5 看封装 SOIC-16，引脚排布与 LM13700 一致 | 6 看温度 推荐 0~70℃，订货档 −20~85℃ |
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。
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