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如何测量脉宽10ns，电流从10uA到100mA动态范围的光信号。 TIA加多级放大？每级都ADC？

PHD zheng
Prodigy 100 points
Other Parts Discussed in Thread: PGA281, OPA855, OPA657, OPA847

采用PIN管前端的TIA放大，要求捕获单个光脉冲信号，信号脉宽10ns，电流从10uA到100mA范围。

如何测量。需要多级放大每一级都加ADC么？有没有其他方案？

如果有两路信号，两个PIN管同时接收单个光脉冲，信号大小相差小于5倍，信号脉宽10ns，电流从10uA到100mA范围。

有办法分辨两个信号的相对大小么？

  • 0
    Guru 63401 points
    能否用峰值捕捉电路, 再把捕捉到的峰值 ADC 转换?
  • 0 回复 user151383853
    Prodigy 100 points
    用峰值保持电路是已经可以实现信号放大后的如何量化的问题。
    我需要确认：
    1、假设用多级放大的方式，是否在每一级后用ADC，这样我取得每一级的AD数据后可以通过后处理判断，在信号没有饱和的那一级通过放大倍数换算信号电流。
    2、这个系统有两路信号，两个PIN管同时接收单个光脉冲，两路信号光路有区别导致信号大小相差1-5倍，信号脉宽10ns，电流从10uA到100mA范围。如果把两路信号做成一摸一样的多级放大，有没有办法在同一级放大后区分两路信号的相对大小差别。
  • 0
    TI__Guru**** 185470 points
    您好，
    如果需要多级放大，每一级都加ADC，您可以考虑下可编程增益运放，PGA281参考设计：www.ti.com.cn/.../TIPD135
    为什么需要两个PIN管同时接收单个光脉冲呢，需要实现什么功能呢，可以用运放搭建减法电路实现两信号差值，不知道是不是您要实现的。
  • 0 回复 PHD zheng
    TI__Guru**** 295050 points
    您好，不太明白您的意思，每一级放大之后如果使用ADC的话，那么下一级再使用TIA 放大，岂不是需要再转换成模拟信号？
    测量这种微弱电流，直接使用精度运放或者TIA对其进行电流到电压的转换，得到电压输出。您现在是想辨别两路电流信号大小吗？
    采用相同的反馈电阻，Vout=Iin*Rf得到输出电压，便可知道两路电流大小。
  • 0 回复 Kailyn Chen
    Prodigy 100 points
    您好：
    是这样的情况：这个光电流信号脉宽10ns（带宽较大），电流从10uA到100mA（动态范围大）；如果一级TIA对其进行电流到电压的转换，得到电压输出（考虑到前端后端的噪声问题，后端的ADC分辨率和运放的工作电压不高）这个信号线性区满足不了这么大范围的动态区，会在很大范围内饱和。所以我想的是第一级TIA后接ADC，进ADC的信号同时也进入下一级电压放大，放大后再ADC，进ADC的信号同时再进入下一级电压放大，最后还有一个ADC结束。这样的系统可以匹配多级放大的参数，通过多级ADC的数据确定信号线性的数据在哪个区段，如第三级ADC数据饱和而第二级ADC不饱和就可以通过放大的Vout=Iin*Rf，和Vout=Vin*A 推算出信号电流。如第三级ADC数据饱和第二级ADC数据也饱和就可以通过第一级ADC，放大的Vout=Iin*Rf， 推算出信号电流。不知道这个系统合理不？有没有其他更好的办法？
    2、如果有高带宽大动态范围的对数放大器是最好的，但我看了对数放大器的带宽好像太小了，不知道有没有合适的器件？
  • 0 回复 PHD zheng
    Prodigy 100 points
    还有个事情要强调就是，需要捕捉的是单个的脉冲信号所以用可变增益不是很方便。不知道对不对？
  • 0 回复 Amy Luo
    Prodigy 100 points
    需要捕捉的是单个的脉冲信号所以用可变增益不是很方便。不知道对不对？
    减法电路怎么搭建呢？还有如果也需要加法电路？愿闻其详
  • 0 回复 Amy Luo
    Prodigy 100 points
    需要捕捉的是单个的脉冲信号所以用可变增益不是很方便。不知道对不对？还有PGA281的带宽太小。
    减法电路怎么搭建呢？同样加法电路怎么搭建？如果都能实现对解决这个问题还有用。
  • 0 回复 PHD zheng
    TI__Guru**** 185470 points
    使用可变增益放大器是一种思路，您可以考虑下，PGA281的带宽不满足可再选择高带宽范围的运放。由运放构成的加减法运算电路网上有很多资料，可以搜索学习下。
  • 0
    Guru 94471 points

    这种场合特别适合跨到放大器。建议看看OPA855

  • 0 回复 PHD zheng
    TI__Guru**** 295050 points

    带宽比较大的可用于光电流应用的精度运放，可以看下OPA657（1.6Ghz），OPA847（3.9GHz)。

  • 0 回复 Kailyn Chen
    Prodigy 100 points
    我设计了一个三级放大的方案，有个问题没有搞懂，这个三级放大的系统交流分析得到的相位仿真图，如果相位是-180°就容易自激对吧。是在-3dB带宽范围内不能出现-180°相位么？还是其他的条件要满足。
    如果是用：第一级TIA，第二级正向放大，第三级反向放大；在相位上是否优于：第一级TIA，第二级反向放大，第三级反向放大。