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[参考译文] LMH6554:具有差动放大器问题的硅光电倍增器求和

Guru**** 1640390 points
Other Parts Discussed in Thread: LMH6554, LMH6703, LMH32401, OPA855, BUF802, LMH6654
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/1098796/lmh6554-silicon-photo-multiplier-summing-with-differential-amp-questions

器件型号:LMH6554
主题中讨论的其他器件: LMH6703LMH32401OPA855BUF802LMH6654

您好!

我正在研究小硅光电倍增器产生的快速脉冲的求和电路。  我在这里特别提到 OnSemi (购买了 SensL 的人)提供的具有快速输出端子的器件。  根据几个不同的因素、脉冲的上升时间在200PS-300PS 范围内。

该电路具有5个 LMH6554的-ve 输入端输入端;我曾在总和信号中遇到一些伪影、我最终 确定这些伪影是由于我在+ve 输入端具有匹配网络- 事实证明、它并不是真正匹配的-因此我只需将输入接地并断开 V-输出的反馈。  除了输出上的一些偏移之外、一切看起来都正常。

因此、有一些问题:

  1. 将输入接地对器件是否有任何实际损害?
  2. 此器件的输入是否在内部对称?也就是说、我是否可以同样轻松地在+ve 输入端和-ve 接地端求和?  我提出这一问题的主要原因是布局过程中可能具有的优势。
  3. 虽然 我可以使用 Vcom 终端来纠正我缺少匹配的情况、但 SiPM 的下降沿实际上会过"零"-至少与我的 SiPM 仿真模型是一样的。   如果我想偏移信号以处理交叉、我将不得不在输入端引入偏移。
    您认为最好将其引入求和节点中、还是在+ve 输入端实际添加匹配电阻器到接地端并将其注入到那里? 在本例中、我认为匹配电阻器的电阻值约为25欧姆。
  4. 当然、我可以使用非差分放大器、但在我之前尝试使用其他器件的仿真中、我失去了上升时间。  也就是说、使用 LMH6703等器件时、求和后的上升时间接近1ns (尽管为了准确、实际上是由于求和反转而导致的下降时间)。 您能想到其他任何可能会实现该功能的非差分放大器吗?  我一直关注电流反馈放大器、因此我不确定是否有其他采用新(对我而言)技术的器件同样适合求和放大器。

谢谢
英里

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    您好、Miles、

    我将为您研究这些问题;请留出一些时间、以便与我的团队协调并分析 LMH6554。

    最棒的

    阿尔茨

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    英里、您好、

    您能不能用电路原理图来说明这一描述吗?

    我认为您可能需要为每个硅光电倍增器使用单独的 TIA、然后必须对这些器件的输出进行求和。 它们通常不需要驱动高阻抗输入、而不仅仅是电阻器? 我们推荐的最佳速度是 OPA855、但布局比集成式 LMH32401更难。

    电流反馈放大器需要测量两个输入之间的反馈电流。 我认为理论上您可以接地一侧并获得正确的差分输出、但必须关闭输出共模才能计算出数学值并在输入之间保持虚拟短路。

    2.该放大器将以较大的增益放大其在输入之间测量的电流。 因此、输入为"阳极"和"阴极"。 但是、它们是对称的。 您可以使用任意一侧进行单端到差分转换、具有反相和同相增益。

    3. LMH32401具有集成式解决方案,但在本例中,我认为很容易将另一端参考为中信号电压,以利用 FDA 的全部输出摆幅。

    4.我不认为您应该使用电流反馈放大器、因为它将具有高输入偏置电流。 对于电流测量、FET 输入电压反馈放大器具有较低的输入偏置电流误差。

    我希望我回答了您的一些问题、但如果我错过了一些问题、我会很清楚。 我很想详细了解您为何选择这种技术而不是典型的 OPA855 TIA 电路。    

    此致、

    肖恩

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    你(们)好

    • 我有一个原理图、尽管它位于另一个 SPICE 工具中(出于各种原因、不值得一看)。  我附加了一些屏幕快照。  这可能不是运行 Spice 工具的最佳方法,但我对 Spice 的体验有点有限:)
    • 我要重申 的是、我意识到我不是以传统方式实施 LMH6654。  也就是说、我基本上是像传统运算放大器那样接近它、该运算放大器恰好 非常快并且具有双路互补输出-这是有利的。  此时结果实际上已经足够好了。  计划可能使用 BUF802将其驱动至外部设备。
    • 虽然 SiPM 以"传统方式"运行、但我们不会通过 TIA 查看来自阳极或阴极的信号。  也许我们应该是这样的,但这是桥下的水。  快速输出本质上是每个输出(激发?)的电容耦合输出 MicroCell 的器件。  总之、我将查看 LMH32401。
    • 第二个图像是 SiPM 电路块-在本例中为 X5。  我在 SiPM 处有一些我曾使用过的后端接(BT & BSH)。 主原理图中显示的值是脉冲后端上升时间/脉冲形状/最短摆幅的最佳组合。  这是一个折衷方案... 传输线路的长度足以将来自 SiPM 的反射放置 在入射脉冲背面。  也就是说、加法节点处有几毫伏信号、该信号似乎会将该传输线送回未正确端接的 SiPM 快速输出。  因此 、从该点开始、50 Ω 串联(BT)会更好、但结果脉冲形状会更宽。
    • 为什么采用这种技术...嗯、我们在每个 SiPM 和需要对信号求和的公共点之间有传输线。  Onsemi 有一个应用手册、介绍了一种使用快速射频肖特基二极管的信号驱动多路复用器技术、虽然该技术可行、但我们在该过程中会丢失大量信号。  端接传输线路时出现问题。  
    • 为什么采用这种技术2... 在使用分立式晶体管之前、我们已经构建了多通道求和电路、但空间和功耗都很高、我们无法轻松地将其定位在实验装置中。
      在物理世界中已经创建了一些定制 ASIC 来处理其中的一些问题、但我希望制造一个(有点)快速且(有点)脏的电路来使事情发生...  

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    尽管我刚刚意识到、当 我在 SiPM 处具有反向端接时、我没有返回并查看适当平衡的电路配置-即具有针对+ve 输入的适当反馈等。

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    您好、Miles、

    感谢您提供此信息。  我们下周将回复您。

    最棒的

    阿尔茨

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    英里、您好、

    只想说有关求和方案的一些一般性内容:

    在 HF 求和放大器中、我始终将"Rg"("Rgg")拆分为两个电阻器、一个较小的电阻器直接安装在驱动运算放大器的输出端、另一个较大的电阻器安装在尽可能靠近求和运算放大器输入端的位置。 较小的电阻器有助于将输出与容性负载隔离、并抑制传输线路效应引起的谐振。

    请记住、在对求和运算放大器输入端的过多信号求和时、运算放大器的稳定性可能会受到许多电阻器的焊盘和连接在一起的铜轨道所产生的大量杂散电容的影响。 因此、我将移除这些信号下方的接地层、尤其是底层。 您可以通过在仿真中将一个电容从求和点添加到信号接地来轻松仿真这个杂散电容的影响。 有时、减少由单个 OPAMP 汇总的通道数会有所帮助。 当然、这意味着您必须增加求和级的数量。 但它有助于改进每个求和运算放大器的布局、并由此改善整体性能。 减少累加通道的数量也有助于降低单个求和运算放大器的噪声增益、从而帮助加快系统速度。

    Kai

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    谢谢。 我没有想到#1;我知道#2的要点、但布局不是我的全时活动、所以有时我忘记了能产生影响的小东西、所以你的评论是一个好提醒、非常感谢。

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    再进一步评论一下:我确实回去设计出了合适的带偏置的差分电路。

    接地+ve 输入电路(增益更大)和适当的差分电路都有优势、 其中的许多问题都归结为传输线路的正确端接、这些传输线路可以查看求和电路回看-因为脉冲背面的这些下限看起来与求和节点所看到的内容相关(阻抗方面) 查看多个源。

    由于我们主要对脉冲的前沿感兴趣、因此我们可能能够生活在一些小麻烦中...

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    您好、Miles、

     您是否能够将这些信号汇总到一个放大器中而不会出现任何问题?  

     在高频下、尤其是在传输线路中、正确的端接至关重要。 看起来这是在输入和输出端的原理图中完成的。 可以将输入端接地、但对于全差分放大器(FDA)、我们建议保持两条路径对称、否则您可能会遇到上述 Sean 所述的共模问题。 这可以只是 IN+处的等效电阻器/电容器。

    谢谢、

    Sima