nA，pA级光电流信号放大和电荷积分器

user5320675

Other Parts Discussed in Thread: LMP7717, OPA858, OPA847

您好，我们是在设计一款激光雷达的产品，接收光的PD光电流在PA-nA量级，希望通过电荷积分放大器对光电流信号积分放大，然后通过ADC采集，调制光的频率/带宽在50Mhz以下，25Mhz 典型值。但是由于光电流信号太弱，AMP的带宽和信号强度是矛盾的，所以需要通过增加积分时间，或者增加电荷量来提高输出信号的幅度，使得信号被ADC采集到，同时尽量减少噪声的影响。
1. 请问电荷积分放大器是对电流的积分，还是电压的积分？
2. 电荷积分电路计算是按照如下公式吗？ Q=I*t，Uout = Q/C， C 是反馈电容，Q是电容里积累的电荷？
3. 对于输入是pA-nA级光电流，电源噪声，运放噪声等对信号的SNR有多大的影响？

希望TI帮忙推荐合适的器件，帮忙解决这个问题。

5 年多前

0 user151383853 5 年多前

Guru 63401 points

电荷积分器放大器将检波器收集的电荷转换成电压信号。通道由CMOS晶体管组成，这些晶体管采用典型高输入阻抗的CMOS栅极。该积分器采用一系列可选电容值，产生与电荷有关的电压。

0 user5320675 5 年多前回复 user151383853

Prodigy 50 points

谢谢您的答复，但是对于25M 频率下，电流在pA-nA量级的信号，是否对运放，积分电容和反馈电阻的阻值选择非常严格？ TI是否会有合适的推荐？

0 Kailyn Chen 5 年多前

TI__Guru**** 295050 points

对于这种微弱光电流信号放大，可以考虑使用跨阻运放，或者精度运放来实现，比如LMP7717，它的输入偏置电流为fA级。带宽为88Mhz，关于这种光电流信号放大，如何选取运放，考虑运放的带宽，以及噪声考量，可以参考这篇应用手册：
www.ti.com/.../sboa122.pdf

0 user5320675 5 年多前回复 Kailyn Chen

Prodigy 50 points

谢谢您Kailyn， TIA跨阻放大的方式我们有考虑，偏置电流满足，但是PD的电容太大，我们的case 约200pf左右，所以限制了TIA的3dB带宽，计算结果在2Mhz 左右。远达不到我们希望的25Mhz带宽。所以才会考虑电荷积分器的设计。

0 Will Wang47 5 年多前回复 user5320675

TI__Expert 3549 points

Hi,

为了能更好的帮助解决问题，能问您几个相关的问题吗？
1. 电路需要的增益是多少？
2. 200pF是二极管的并联寄生电容吗？这么大的寄生电容，一般不常见，能提供一下PD的型号吗？
3. 最终应用是脉冲雷达应用还是连续波雷达应用?

0 user5320675 5 年多前回复 Will Wang47

Prodigy 50 points

您好，

因为我们的PD光电流信号较弱，所以希望电路增益在30db以上，对信号尽可能的放大；

2. 200pf 是PD本身的电容。PD型号是turelight 的 TPD-1C12-015；

3. 应用是连续方波调制25-50Mhz ，间接测试相位测距。

0 Will Wang47 5 年多前回复 user5320675

TI__Expert 3549 points

Hi,

针对您的应用，推荐使用FET输入级的OPA858. 目前已经有样片，3Q量产。我看PD的型号，接收电流在100uA左右，所有我选用1kOhms的增益电阻，放大到100mV。下面是我用在TINA中采用1kOhms，实现60dB增益的仿真结果，能够做到50MHz的带宽。附件是仿真文件，您可以参考。OPA858.tsc