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[参考译文] opa381:有关光电二极管互阻抗放大器的问题

Guru**** 2508065 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA381, LMH6624

请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/583372/opa381-a-question-about-photo-diode-transimpedance-amplifier

部件号:OPA381
主题: LMH6624中讨论的其他部件

您好,尊敬的TI支持人员和所有模拟专家:  

我的旧设计需要重新调整。 我知道R1是为了增益。 C1用于稳定性。R2在此设计中的用途是什么。在TI的OPA381数据表中找不到它。  

如果有人能向我解释,或者给我一个链接来解释这一点,我真的很感激。  

此致,

David Sun

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    您好,David:

    我不知道您从哪里获得了此OPA381跨阻抗放大器电路,所以我不知道设计师的目的是什么。 光电二极管中包含1 Meg电阻器,这是我以前没有见过的。

    配置互阻抗放大器的常用方法是简单地连接光电二极管,如电路中所示,而不需要在其上连接电阻器。 然后,光电二极管产生的电流将流经R1,从而设置互阻抗增益(20 kV/A)。 如果输入电路中包括并联电阻,则光电二极管产生的电流的一小部分将通过此电阻转移,从而降低互阻抗增益。

    除非有我没考虑过的东西,否则我认为不需要将其包含在电路中。

    此致,Thomas

    精密放大器应用工程

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    你好,Thomas
    非常感谢您回答我的问题。 我为你们准备了另一个,同样的设计。 要在生产过程中测试组装的电路板,更简单的方法是将2K电流源馈入U1输入,通过测量输出,测试过程将能够判断电路的增益和失真。
    这是否合理? 量化光源以生成稳定输出并不容易。
    我需要一种简单的方法来描述此设计并制定测试计划。请给出一些建议。感谢您的帮助。

    David Sun
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    您好,David:

    尽管OPA381针对互阻抗应用进行了优化,但仍可设置为传统电压反馈运算放大器,如数据表图 14.这可能证明是在生产环境中测试主板的一种更简单的方法。 20 k反馈电阻用于设置跨阻抗放大器中的跨阻抗增益,可用作传统电压反馈放大器中的反馈电阻。 将与反相输入串联添加2k输入电阻器或适合设置所需电压增益的任何电阻器。 然后,设置精密参考电压并应用到2k输入电阻器。  

    使用20 k反馈电阻器和2 k输入电阻器时,反向增益为-20 V/V。 例如,如果使用-100 mV作为参考电压,则输出电压应非常接近+2 V。 通过输入和反馈电阻器的电流为50 uA,+/-偏置电流。 可以使用不同的输入电压级别来表示不同的光电二极管电流。

    此致,Thomas

    精密放大器应用工程

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    你好,Thomas

    我没有足够清楚地说明,2K是互阻抗放大器的带宽。 我不知道用什么简单可靠的方法从装配线描述(质量检查)我的反阻抗电路板。  

    请你给我一些建议吗?

    感谢您的帮助。

    David Sun

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    您好,David:

    这有点超出了应用程序领域,但我会尝试帮助您。 我想生产板测试取决于您的可用情况。 如果目标是具有特定互阻抗增益(20 kV/A)的2 kHz带宽,则测试安排应反映这些要求。

    将开发出固定装置,将 包含OPA381的板固定在相对于光源的固定位置,光源在OPA381输入处刺激光电二极管。 光源(LED)由频率为2 kHz的交流电源驱动。 考虑 到光源和光电二极管的电流传输比,必须调整光源功率以产生所需的二极管电流。 将对OPA381输出进行监控,以确保被测主板在2 kHz时产生所需的输出电压。  我预计光源和OPA381板需要  封装在黑色外壳中,以防止外来光进入并影响光电二极管输入。

    此致,Thomas

    精密放大器应用工程

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    您好,Thomas:
    非常感谢您的及时响应,这就是我们现在所做的工作。是否可以使用可产生2KHz交流电的电流源? 例如,如果我们可以指定一个交流20kHz 20uA Vp-p电流,我们将此电流馈入变阻放大器。如果我得到0.4V Vp_p 2KHz交流电压,
    您认为这是否合理? 因为对我来说定义输入电流源会更容易一些。否则我必须校准光源。这很难测量电流源。

    谢谢!

    David Sun
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    对不起,Thomas:

    非交流20kHz 20uA,它是2KHz 20uA电流源。

    谢谢!

    David
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    您好,David:

    从概念上讲,这可以起作用,但我记得您的电路使用一个+5 V电源为OPA381供电。  遇到的一个问题是  ,当+/-10 uA-pk输入 电流摆动为正时,OPA381输出电压将尝试摆动到0 V以下,这是不可能的。 这可以通过使用双电源来解决,但我认为您的应用已经通过+5 V电源建立。 最终结果是输出波形被截短的一半。 这可以在下面显示的第一个图中看到。

    解决此问题并使用单电源的一种方法是将电流偏移引入所需的20 uA pk-pk输入电流。 例如,20 kHz,+/-10 uA-pk输入 电流会增加-20 uA偏移。 结果显示在右侧 图解中。 目标是防止输出尝试摆入负输出 导轨,负输出导轨将为数十 毫伏或更多 ,高于0伏。 实际回转水平取决于负载的输出电流。 在模拟中,没有使用偏移,似乎约为+mV 17.3。  

    这将是测试OPA381互阻抗增益而不涉及光电二极管和光源的一种实用方法。 请记住,通过光电二极管的电流是单向的,不需要偏移,因为它与您的+/-极性信号电流源相同。 但请注意,OPA381的输出具有其在输出上摆动到0 V的极限。 这就是为什么数据表提到如果需要真正的0 V输出电平,则从输出添加一个下拉电阻器到-5 V。

    此致,Thomas

    精密放大器应用工程

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    您好,David:

    1 Meg电阻器用于补偿运算放大器偏置电流。

    请看一下这个非常有用的演示文稿:

    edge.rit.edu/.../photodiodeamplifers.pdf

    此致,

    戴维·D.

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    David D,您好!

    感谢您提请我们注意国家介绍。 我 在联机中找到了与幻灯片相关的原始脚本。 幻灯片32 说明了跨阻抗放大器偏置电流补偿的推理。 它似乎最适用于双极输入运算放大器,因为输入偏置电流 与LMH6624相同,相当高。 请注意,作者提到输入的电流

    客户的原始电路显示一个20 k反馈,以及来自OPA381的1 Meg反向输入接地。 我 觉得 包括   CMOS输入运算放大器的1 Meg电阻器没有任何好处,例如OPA381,其  室温输入偏置电流通常为+/-3 PA。  如前所述,添加电阻器会分流一些光电二极管电流。  这样做 会 在某种程度上降低互阻抗增益。

    此致,Thomas

    精密放大器应用工程  

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    你好,Thomas

    非常感谢你们的详细解释。在设计中,我将保留封装并使这个1 M欧姆电阻卸载。如果一切正常,可能是下一个版本,我将从设计中删除它。

    David Sun

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    您好,Thomas:

    感谢您的解释。  

    我觉得这个演示文稿非常有用,有机会分享你找到的演讲稿吗?

    谢谢!

    戴维·D.

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    您好,David:

    我在 网上找到了“光电二极管放大器——从光到电”的演讲稿。 它列于与台湾一所大学相关的网站上。 以下是pdf:

    此致,Thomas

    精密放大器应用工程