[参考译文] LMH32404：技术支持请求：基于 LMH32404YR 的 APD TIA 电路中的输出振荡

你好、Jong-sik、

 很抱歉、您的问题迟迟未解决。  

• 输入稳定性： APD 的结电容在直接连接到 LMH32404 输入时如何影响 TIA 反馈环路的稳定性？

  • 对于 TIA 应用、APD 具有内部电容、当此电容位于任何放大器的输入端时、这可能会导致不稳定、如您所述。 这是因为当连接到放大器的输入端时、反馈电阻器与输入电容相互作用、从而在噪声增益响应或放大器的 1/β 因子中产生零点、该零点对应于 β 曲线中的一个极点、因此也是环路增益曲线中的一个极点。 发生这种情况的频率将取决于阻抗的值。  从概念上讲、考虑直流和高频下的总电容。 在直流条件下、电容器开路、因此噪声增益为 1V/V 或 0dB。 随着频率的增加、CTOT 的阻抗会降低、从而增加噪声增益。 生成的环路增益交叉将发生在放大器增益带宽积和零点频率的几何平均值处。 由于双极点响应、环路增益的相位从 180 度开始、相移接近 180 度：一个来自 Aol、另一个来自输入电容。
    
    除非得到适当补偿、否则响应中的零点会降低放大器的相位裕度、从而导致峰值频率响应（可能不稳定）或在脉冲响应中产生极小的振铃。 避免不稳定的一种方法是减小电路的反馈电阻和输入电容、而电路的输入电容又将频率推高零点。 这可能会导致 1/β 曲线中的零点出现在环路增益交叉之后。 这就要求输入电容器和增益至少处于 1/β 的零点频率大于放大器的增益带宽积的最小值。 大多数情况下、这是不可行的、TIA 很可能不稳定。

    但是、我们可以通过添加一个与反馈电阻器并联的电容器（称为反馈电容器）来抵消总电容的影响。 2πRFFP 用于计算使 TIA 稳定的必要反馈电容器的公式如下所示：CF = 1/（2 π）、其中 CF 是反馈电容器、Rf 是反馈电阻器、Fp 是频率极点的位置。 Fp 或极点的位置应低于系统所需的闭环带宽、并大于输入电容产生的零点的位置。 系统的闭环带宽是在定义系统输入和要求的第一步确定的。 该值是使用输入源的特性得出的。 在下一张幻灯片中、我们将简要介绍导致此方程的推导过程。

    在我们的集成式 TIA 中、此反馈电容为内部电容、我们器件的数据表将指定用于实现稳定性和性能的输入电容范围。  
    
    如果您想了解有关此内容的更多信息、请查看此 链接。

• 端 接影响：FPGA LVDS 输入端的 100 Ω 端接是否以可能引起不稳定的方式与 LMH32404 输出级交互、并且是否有特定的输出匹配要求？

  • 对于高速应用和/或驱动长电缆/距离、通常需要 50 欧姆至 50 欧姆（总共 100 欧姆端接）的阻抗匹配。 如果没有阻抗匹配、您可能会发生功率反射、当您使用输入驱动器件时、这种反射会看起来像是振铃。 您可以在此处阅读更多有关此内容的信息： 链接。 LMH32401 闭环输出阻抗可在数据表的图 6-6 中找到、它表明输出阻抗在较宽频率范围内较低、但在数百 MHz 频率范围内会增加。 这只是驱动电容负载时与稳定性有关的问题。  
    
    

• 布局和滤波： 您是否可以推荐 PCB 布局最佳实践（特别是用于输入布线和接地）或修改偏置滤波以抑制这种振荡？

  • 如您在问题说明中所述、TIA 布局的关键元件是使 APD 尽可能靠近器件的反相输入引脚。 另一个关键元件是该节点和反馈布线上的内部平面开孔。 您可以在此处找到有关所有最佳实践的讨论：  LMH6629：用于单光子检测的高速跨阻放大器 
    
    

• 稳定性优化： LMH32404 是否有任何建议的阻尼元件或寄存器/配置设置、以确保在通过直接耦合 APD 输入驱动 FPGA LVDS 接口时的稳定性？

  • 查看原理图、为什么添加 R1、R7、R11 和 R15？ 我将移除这些元件、而是将 APD 放置在电路板上尽可能靠近 LMH32401 输入端的位置。 如前所述、在器件的输出端、我将使用 50 Ω 串联电阻连接接口以进行匹配。

• 问题：

• 在设定电压反向偏置下、APD 的输入电容是多少？
  • LMH32404 在以下输入电容下进行了测试：
    

谢谢您、

Sima