[参考译文] OPA847：我的 TIA 放大器上存在较大的过冲和振荡问题。

您好 Joe、

 感谢您使用我们的计算工具和所有这些有用的信息！

 TIA 的调试方法正确无误。 振荡的原因是因为我认为您忘记了包含您用于计算设计的 PD 输入电容、22pF 电容器应该正好位于放大器 VIN-的输入端。 该接地输入电容用于施加与反馈电阻器/反馈电容的极点/零点生成+相互作用、以实现稳定的系统、因为 PD 未用于初始测试。 它将在较高频率中调整噪声增益、以实现至少 12V/V 的增益、从而实现放大器稳定性。 在最终设计的输入端使用 PD 后、该电容将位于 VIN-的输入端、并在系统中以类似的方式工作、  

 此外,您在没有 PD 的情况下进行测试时处于正确的思考过程,但我们在使用函数生成器进行测试时发现的最佳方法是通过这种方法:  

  这将有助于在源极实现正确的 50 欧姆阻抗匹配、从而更大限度地减少功率反射。  

• 在较高频率下、短接的电容器和网络分析仪会看到其所需的 50 Ω 终端。
• 电容的作用类似于分流器、将一小部分电流通过 50 欧姆串联发送到连接到被测电路的串联电容中。
• 回看电路的视在源阻抗变为高频下的串联电容器

  下面是一个有关该主题的 e2e 主题、提供更多详细信息。 答复中的链接不起作用、但我在答复后所作的总结是相同的信息： e2e.ti.com/.../opa818-testing-tia-without-photodiode。

 此外、作为一种更简单的快速方法、您可以使用以下与 LMH32401EVM 中相同的值、该值说明了如何在没有可用电流源时使用电压源进行测试。 LMH32401 作为集成反馈电容、以保持放大器稳定、这需要为 LMH6629 添加。

  总的来说、您应该尝试在放大器的 IN 节点处添加 22pF 的输入电容器并接地。 然后、您可以研究第二部分、使用函数发生器进行优化测试。  

谢谢您、

Sima

您好 Sima、非常感谢您的回复、

我不确定我完全理解所有内容、因此请原谅我提出一些基本的问题。

按照您的建议、我尝试在 IN–和 GND 之间添加一个 22 pF 电容器、但在我的工作台上进行测试期间、我最终得到一个振荡的信号（请参阅随附的更新版原理图和信号）、过冲会大幅增加。
也许我误解了您的信息、仅在使用光电二极管进行测试时才应添加电容器？ 我的工作基于 TI OPA847 文档中显示的跨阻配置内容。 我是否应该了解这些示例电路不一定完整？

关于您描述的仿真设置、非常感谢。我还没有时间实施、但我会尝试一下。

还有 2 个问题：串联电阻 Rs_in 有时在 IN–输入之前添加到 PCB 上、用途是什么？ 以及如何在 in+上选择 capa（在我的案例中为 C1 和 C2）、我没有找到任何内容。 这是文档价值。

谢谢！

您好 Joe、

 不用担心、他们是好的问题+澄清！

1.  是的、您理解我的意思是、如果您在输入端没有光电二极管、建议将 22pF 从 IN-添加到 GND。 当您在输入端将光电二极管放置时、则可移除该电容、因为该值现在将来自光电二极管。 如果仍在振荡、则 22pF 电容与 IN-的接近程度是多少？ 也许、我们可以尝试比计算值更进一步稳定该电路、您是否可以尝试将反馈电容更改为 1pF。 这将减小闭环带宽、但可能在调试过程中有所帮助。  
   
   
2. 我们放大器的布局部分通常建议使用小电阻器 RS_IN (RISO) 、用于抑制由布线电感和放大器内部电容引起的潜在谐振、并减少 APD 和反馈网络之间的电感隔离。 我发现、当其他人遵循这一建议时、这种做法并不是很有帮助、可能会导致更多问题。 我建议不要添加此电阻、而是在最终设计中将二极管/APD 放置在尽可能靠近放大器的 IN 引脚的位置。
3. 为了从原始建议中选择 C1 和 C2 在没有 PD 的情况下进行测试、C1 与您的 50 欧姆匹配阻抗组合将 用作频率响应中的低通滤波器或极点、以补偿反馈电容器/电阻器引起的零点。 （根据您的预期闭环带宽选择此值）。 C2 将是 PD 电容、约为 22pF。
   
   下面是一个更高级的示例、说明板载寄生效应+频率响应中的任何其他问题：
   
   
   1. 

   2. 之前建议的输入侧旨在使用电压源对光电二极管输入级进行仿真。 模拟此类级的重要方面是包括光电二极管电容 (150pF 的 C7)。 带有电阻分压器 (R8 和 R2) 的 C8 和 C1 充当低通滤波器或频率响应中的极点、以补偿 C4 和反馈电阻器（高通滤波器）引起的零点。

      在此 E2E 主题 (1、3) 中、Michael 和 Kai 假设您的源极电压（通常来自网络分析器或信号发生器）将具有 50 欧姆源。 因此、要匹配该 50 欧姆源 (R8)、您需要同样为 50 欧姆的 R2。 然后、他们根据您的带宽要求选择 C8 或 C1。 C8 和 C1 可以组合成并联电容器、它们将其分开、因为在制作测试板时、由于寄生原因需要进行调整、最好为自己提供更多的焊盘。 为了进行接近估算、您可以使用 RC 滤波器概念来确定输入带宽的电容、在本例中、它们在低 kHz 范围内进行选择。

      R8 和 R2 的增加是因为在第一个线程中、具有 50 欧姆匹配的 C8 的输入电容更高、导致通带在较高频率下增加的问题、因为缺少用于产生该补偿的反馈电阻器。 因此、这就是保持 10nF 的原因、但再次使用 RC 滤波器概念来增大电阻器的原因、以获得较低的输入带宽（以 Hz 为单位）。

      我使用此计算方法进行估算： sim.okawa-denshi.jp/.../CRlowkeisan.htm。 然后、我使用 TINA-TI 来模拟交流响应以调整值。 但 Michael 链接的“下面是一篇测试宽带跨阻放大器的简单方法“文章详细介绍了传递函数和计算电容器以获得最大平坦通带。

谢谢您、

Sima

您好 Sima、非常感谢您一直以来的奉献、这是非常好的。

我刚回到工作岗位。
我可以测试您的建议、但我有几个小问题不清楚。 在您的第一点、您表示添加了一个 22 pF 电容器来仿真 IN-和 GND 之间的光电二极管。 但在更高级的示例中、我看到 150 pF 电容器（本例中为 22 pF） 放置）放置在电阻器 Rs_in 和反相输入 IN-之间。

我必须承认我有点困惑。
我试过这两种情况：

•  在 IN-和 GND 之间放置一个 22 pF 电容器会导致 MHz 范围内的强振荡。

•  在 Rs_in 和反相输入 IN-之间放置 22 pF 电容器没有太大变化、但也许这不能正确地仿真光电二极管、因为在光电二极管的等效电路中、C_PD 位于光电二极管输入和 GND 之间。

一旦我向 IN+或 IN-分支和 GND 添加电容器（甚至为 1pF）、整个系统就会开始振荡。 这意味着什么？

这里是我的原理图、其中的 capa 和电阻器为红色、我尝试逐个添加、但这会使我的整个系统振荡...

谢谢  

Joe

您好 Joe、

  很抱歉您遗漏了您的主题。 更早的时候,没有任何问题！

  是正确的、为了使用电压源进行纯稳定性测试、建议使用 22pF 的第一点。 这将模拟从光电二极管到接地的输入电容。 我发现、使用网络分析器（如果在同相引脚上有 VIN 源）检查频率响应、更容易判断 TIA 电路在 CIN 和 CF 值下是否稳定。  

  对于第二项建议（更复杂的测试）、该示例展示了如何将电压源用作没有光电二极管或电流源的测试。 它在输入端的设置方式将复制到器件的当前输入。 并校正 150pF 将替换为 22pF 输入电容以适合您的用例。 这项测试有点令人困惑、因为它以某种方式包含由 CIN 引入的零点、但还允许在源极进行阻抗匹配以避免功率反射、并以使电容器和电阻器类似于电流源的方式放置。  

 感谢您在结束时试用！ 我个人没有尝试第二种方法、但我尝试了第一种方法、即使用网络分析器和一个简单的 CIN 接地、而没有其他分立式元件连接到放大器的反相引脚。 例如、对于以下原理图：

  您可以尝试使用 0 Ω 电阻器代替 1M Ω 电阻器（我相信您当时正在尝试仿真电流，但这会导致稳定性感应中的零点/极点对放置不正确）。  

 我还在 LMH32401 的实验室中尝试了以下行之有效的方法：  

  在没有光电二极管的情况下进行测试时、可能会出现两个导致振荡的问题。 一个方面是 CIN 和 CF 中采用 RF 的零点/极点对的放置。 或者、 电容器的自谐振及其由于其封装而产生的串联电感。 这可能会在预期的截止频率之前发生、从而导致流经串联电容（第二种方法中为 22pF）的电流增加。 在频率响应中、这将显示为特定频率下的峰值。  

 在以下方法中：  

   我们希望避免在截止频率之前发生这种情况、并将这种谐振“推“到较高的频率中。 因此、在此仔细选择 C1/C8

 在此方法中：  

  R4 和 C19 将有助于实现自谐振。  

  对于您的特定电路板和设置、我会尝试以下操作：

1. 简单方法：
   1. 
2. 仿真电流源：
   1. 

e2e.ti.com/.../opa847_5F00_10kR_5F00_TIA_5F00_NoPD.TSC

谢谢您、
Sima