This thread has been locked.
If you have a related question, please click the "Ask a related question" button in the top right corner. The newly created question will be automatically linked to this question.
您好!
我目前正在设计基于互阻抗放大器的光电检测板、以表征 LED 驱动器板的时间特性。
要求:
-具有高增益带宽的跨阻(理想情况下为10-20ns 上升时间)
-低偏置电流/输入失调电压
-电流 IPD 的幅度顺序:几 nA (第一级:互阻抗、增益(1k-10k)
->需要具有更高增益的第二级、而不会降低第一级的带宽。
由于 OPA858具有高增益带宽积(5、5GHz)、超低偏置电流 MOSFET 输入、高压摆率和低输入电压噪声、因此选择 OPA858作为跨阻放大器的主要部件。
(几个月前、我已经在 OPA858放大器(CSA)的基础上设计了一个电路构建、后跟一个 ADA4817同相放大器)我认为 OPA858可能会为 TIA 带来问题。
正如您在下面的 TINA 电子仿真软件屏幕截图中看到的、我在保持稳定的同时设法获得了大于200MHz 的带宽(上升时间为16ns)。 我选择10pF 作为光电二极管(CJ)的结电容。 RF = 2kΩ Ω、CF = 560FF。 OPA858配置了 ±2.5V 的双电源(也可以使用单个正电源(接地端的负电源)。) 我还将使用 TI 在其 TIA 设计应用手册中引用的 TIA 计算器来验证这些值。 (下面是模拟电路、已连接.tsc)。 相补角正常。
我希望在第二级放大器的选择方面有所帮助、因为我不想降低第一级中获得的带宽和上升时间的性能。 为了放大互阻抗放大器输出的~200ns 脉冲电压信号、我发现宽带超低噪声 OPA847是一个不错的选择。
但是、我无法获得良好的结果、因为我的印象是、我的增益有限。 (如数据表中所示、增益为20进行仿真)。 我需要有足够的增益、希望输出端至少具有10mV。 您能建议我使用另一个放大器来帮助我设计第二级吗? 我想在第二阶段使用 OPA858、这是个好主意吗? 此外、如果您发现设计有任何错误或改进、请添加这些错误或改进。 我想到的是 Riso 电阻器(环路外补偿)、对此我不太确定。 也许他们在这里是无用的。
此外、我尝试使用 ADA4817进行仿真、但我遇到错误、因此我认为宏不正确。
感谢你的帮助。
e2e.ti.com/.../transimpedance-dual.TSCe2e.ti.com/.../TIA-w_5F00_OPA847.TSC
早上 Nahel、
您当前的仿真文件是单个5V 电源、在 ZT 级上具有2.5V 偏置。 2.5V 直流输出看到第二级的全增益将其推入电源轨、使其不工作。 交流耦合可以解决此问题、但在这里、我返回到具有接地输入基准的+/-2.5V 电源、
在这里、我做到了这一点、并删除了第二阶段中的大量反馈 C、这看起来是否正常?
这个更新后的文件、
尊敬的 Micheal:
感谢您的快速响应。
使用您的仿真文件、我可以获得~180MHz 的带宽、我认为这是非常好的。 问题是、当输入电流为10nA 时、输出端只会产生100uV 的电压、这太低了、无法测量。 我没有办法在不显著降低带宽的情况下增加级增益。 您是否有适合我的解决方案? 级联?
已更新随附的 TSC 文件。
在这里、我将速度降低到大约100MHz、将第一级增益增加到5Kohm、第二级变为 OPA855、增益为50、
现在、阶跃输出应该大约为2.5mV。
在这里、它位于一些偏移之上、
但老实说、我怀疑您将能够在积分噪声之上看到这一点、这里是输出积分噪声、
由于没有后置滤波、它会显示超过50mVrms 的输出噪声、除非您对源信号进行平均(大量)、否则您的源信号将被埋在噪声中、
下一步的一种方法是第一级自举设计、它在这里出现了几次、只需搜索自举光电二极管即可
感谢您的回答、在考虑过它之后、我的光电二极管电流将高于我在开始时的想象(nA -> uA)、这意味着最终的增益将不是那么重要 我想仅使用互阻抗级、我认为这就足够了。
我仍然希望保留第二个阶段、以便暂时将其配置为缓冲器。
根据我的读数、OPA855/OPA847在此配置中不可用。
您能不能建议选择一个可用作第二级缓冲器的宽带、低失真、单位增益稳定、电压反馈运算放大器(SOIC-8、+/- 25V 双电源或+5V 单电源)?
此外、您能否给我一些有关 Riso 电阻器的信息(环路外补偿、 我看到您已将 Riso1设置为0……
最后一个问题、我是否确实需要在同相输入端使用输入偏置电流消除电阻器(Rb = RF)。 Rb 的目的是减少由输入偏置电流引起的电压偏移。
我已经看到它不是。 你怎么看?
非常感谢。
您好、Nahel、
下面是第二级缓冲器的筛选列表;我同意 OPA820是一个不错的选择。 由于放大器的电容输入不会太高、因此无需使用隔离电阻器。 此外、正确的做法是、由于 OPA858是一款典型值为±0.4pA 的 FET 输入放大器、因此在此应用中不需要输入偏置电流消除电阻器;因此、通过添加这些电阻器可将影响降至最低、并会增加额外的噪声。
谢谢、
Sima
大家好、感谢您的回答以及您对电阻的确认、现在更清楚了。
那么、我选择了两种解决方案、第一种解决方案将 OPA858和 OPA820配置为缓冲器、第二种解决方案将 OPA858和 OPA847配置为具有大约20个增益。
OPA847和 OPA820具有相同的引脚配置和相同的封装(SOIC-8)、因此我可以测试这两种解决方案。 (这将取决于光电二极管电流。)
我本来只使用 OPA855、但它不是单位增益稳定的。
你怎么看?
您好、Nahel、
如果您只想使用 OPA858、还可以选择第三个选项。 20V/V 的增益高于器件稳定所需的7V/V。
e2e.ti.com/.../OPA858_5F00_TIA.TSC
谢谢、
Sima