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[参考译文] OPA2846:宽带宽脉冲整形器中的噪声(MPPC 信号)

Guru**** 1135610 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA2846, OPA695, OPA855, LMH6629, OPA847, OPA846
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/1048508/opa2846-noise-in-pulse-shaper-with-wide-bandwith-mppc-signal

器件型号:OPA2846
主题中讨论的其他器件: OPA695OPA855LMH6629OPA847OPA846

我使用的是具有电压放大功能的 MPPC、其电路如下所示。 该电路是一个用于对光子进行计数的脉冲整形器、它在计数时具有4个采样级(OPA 2846)和一个比较器(LT1719)

MPPC 通过同轴电缆以+55V 电压供电、脉冲信号通过另一根同轴电缆收集。

MPPC 制造商告诉我、理想带宽高达300MHz。 ´m 是、在这种配置下、我的增益和带宽过大。

我´ve 了´ve 板、所有板上都有不同的问题。

  • 首先、我从2个不同的板开始、这两个板都是双层的、在配置中很难降低噪声、直到我在最后得到一个良好的信号 对于这两个板、我有两种不同的配置。
  • 然后、我移动到一个4层电路板(1:-信号、2:-接地、3:-电源(+5V、-5V、3.3V)、4:-信号)来减少噪声效应。 我复制了2层电路板中使用的饱和、但我得到了接近100MHz 的振荡。 最后、我删除了这种振荡、在每个 OPAMP 的输出端添加一个10欧姆和100pF 电阻、以补偿峰值增益、降低 AB。

正如您看到的、除了接近10的功率级增益之外、OPAMP 在 V+和 V-上看到的电阻器为50欧姆以保持匹配、LT1719比较器看到的1k 欧姆电阻器也是匹配的。 我保持布线尽可能小、并尝试避免从第1层(信号)跳到第4层(也是信号)。

我想知道是否有 PCB 布线建议和 OPAMP 级配置可以提高 SNR 并避免不必要的噪声。

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    Nacho 早晨  

    增益带宽的目标、但它对我来说非常好。  

    如果可能、可以尝试的一个小问题是在最后一个分流元件之后的每个 V+节点上插入一个10欧姆的电阻、其中圆圈位于此处-输入级接触到较高 F 处的无功源 Z。不可能是您的问题、但好的做法是、  

    此外、当您级联此类高增益带宽时、我建议从最后一级到第一级使用 π 型电源滤波器-正如我在很久以前的应用手册中所建议的、从第10页开始。 这个是关于 CFA 错误、但级联高增益带宽设计也适用于 OPA2846、  

    https://www.ti.com/lit/an/snoa367c/snoa367c.pdf

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    顺便说一下、当您执行这些级联时、一旦您超过第一个低噪声级、后续级不会使 SNR 大幅降低。 从头开始、我将使用 OPA855的第一级(或 LMH6629或 OPA847)、然后可能使用 OPA695。 此外、如果如您所示整个路径是交流耦合的、则可以通过在整个正向路径周围环绕直流校正伺服来消除阻塞电容器。  

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    感谢 Michael 的回答。 我会记住 您给我的所有提示。  

    我´ve 到互阻抗配置出现在您建议的运算放大器的大多数数据表中。 我知道、在高电容(我的情况是~1500pF)下、互阻抗配置对于 AB 来说是n´t μ F 的套件、MPPC 制造商告诉我(高达300MHz)。 这是可以的、还是应该尝试使用此配置?

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    你好 Nacho、

     对于 PCB 建议、最好遵循器件数据表末尾通常提供的布局指南。 专门针对高频应用、最好在放大器的信号输入和输出引脚下切断电源平面和接地平面的一小部分。 这将最大程度地减小这些引脚到接地的寄生电容。 此外、请尝试使 MPPC 尽可能靠近放大器的输入端。 此外、为了在电源进行滤波、电容器稍后会被组装?  您是否能够分享布局的片段/图像以获得进一步建议?  

     1500pF 是大量输入电容。 我认为 MPPC 具有较低的电容。 光电探测器的电容曲线的较高端是否存在55V 偏置? 使用高输入电容时、  很难在第一级实现300MHz 和高增益。

      (计算器可在 此处找到)

    谢谢、

    Sima

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    谢谢 Sima、

    关于滤波电源、目前、我有一个6、8 uF 的铁氧体电容、然后是1nF 和10pF 的电容。

    在此设计中、MPPC 通过2根同轴电缆进行连接、我认为由于光学设计、这很难更改。

    ´m 而言、大多数 MPPC 具有较低的电容、但在本例中、我使用的 S13360-6075具有较大的光敏面积、如数据表所示。(https://www.hamamatsu.com/resources/pdf/ssd/s13360_series_kapd1052e.pdf)。 在 MPPC 中、光敏面积越大、MPPC 将具有的电容就越大。

    这里是我的布局图。

    PD。 很抱歉我的英语不好

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    你好 Nacho、

     感谢您提供更多信息。 啊,我现在看到,谢谢你们对 MPPC 的解释!

     PCB 布局非常有序;这些只是一些小建议、但某些组件可以放置在更靠近放大器引脚的位置。 此外、我们通常建议扩大去耦电容器焊盘的走线、并 在该部分周围放置几个 GND 过孔。 下面是一个 PowerPoint、它深入介绍了高速 PCB 布局技术。  

      抱歉、我之前错过了这个、但 MPPC 是一个电流输出检测器。 OPA2846之前是否有放大器级? 否则、对于跨阻应用、需要将其直接连接到放大器的反相输入。 此外、由于光电探测器和 TIA 之间将有一根同轴电缆、因此建议在非常靠近 TIA 反相输入的位置添加一个 DNP 输入电容器接地。 如果有太多的电感将 MPPC 的电容与放大器系统隔离、则可能需要这样做、因为您似乎需要放置一个相对较大的反馈电容器。

    (编辑:忘记包含与反馈电阻器并联的反馈电容器)

     不用担心,你的英语很好。

    谢谢、
    Sima  

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    您好、Sima、

    感谢您的建议和 PowerPoint。

    实际上、opa846之前没有放大级。 当发生光子雪崩时、电流会流向分流电阻器(Rs)。

    我在这里留下一张基本的照片、说明它目前的情况(使用同轴电缆时)


    我在这里留下一张基本照片、说明它目前的情况(不包括同轴电缆)。

    我将在 未来的设计中考虑 DNP 电容器。

    谢谢、 
    Nacho
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    你好 Nacho、

     参考照片非常有用。 看起来您使用的 MPPC 不是通常的互阻抗配置。 这在技术上是可行的、但我们不建议使用此解决方案、因为这会更改光电二极管上的负载属性。 在互阻抗(反相)配置中、源极的输入阻抗几乎为零。 在这种同相电压反馈情况下、源极看到 RS、它将影响放大器的共模输入电压、而电阻器会发生变化。 此外、由于放大器的偏置电流、这将导致高输入阻抗解决方案产生更多噪声和偏移。 此处需要 FET 输入放大器、因此您将无法获得双极器件的低输入失调电压优势、只需极低的反馈电阻器即可。

    谢谢、

    Sima