[参考译文] OPA855：适用于光子计数应用的高速 TIA

大家好、Daniele、  

 感谢您提供详细信息。  通过一些计算、我确实同意您需要两级设计才能在160MHz 带宽下成功达到20kOhm 的总增益。 但是、您需要将第一级从建议的1kOhm 降低到大约100Ohm。 这是由于高输入电容+高带宽要求、在较高的增益设置下、会损失相位裕度。 下面是针对大约65度的相位裕度提出的设计计算结果、这将在 Q 因子为0.707时提供巴特沃斯响应(非常平坦的通带)。  

 您可以在该 链接上找到该计算器。 使用100Ohm 增益电阻器时、您会达到所需带宽、并需要包含大约13pF 的反馈电容以确保稳定性。 没错、借助 OPA855的8GHz GBW、您可以实现大约63MHz 的闭环带宽。 因此、是的、OPA855是您的第一级的理想选择。

  这些高速元件会导致振荡、因此务必谨慎设计布局、因为增加电路板寄生参数可能会导致振荡。 最重要的考虑因素是将光电二极管尽可能靠近放大器的输入端子放置。  我建议查看 跨阻放大器电路部分下的常见问题解答页面 、其中包含热门主题、内容和计算器。 尤其是在本主题 中、Kai 详细介绍了使用 OPA855的 TIA 布局和稳定性分析。

  您是否需要采用交流耦合设计来消除任何环境光或消除任何形成的直流失调电压(低于导致放大器发生饱和的电压)？

谢谢！

西马

尊敬的 Sima：  

感谢您的回答和非常方便的 TIA 计算器。  

——我发布了第二个 OPA855电路的创意——一个具有160 MHz BW (1千欧姆// 1 pF 反馈)和320 pF Cin 的电路—— 自举 U7/U8将尝试保持光电检测器上的压降恒定、从而有效降低 OPA 检测到的 Cin。 由于在这种情况下、"有效的"Cin 将取决于 CDODE 和自举本身、因此我可能很难 调优/评估 过冲和预测 清晰的阶跃响应。 我当时正在考虑作用于 U8跟随器的输出阻抗、以 调整响应和调整峰值。 我不知道我是否错过了一些东西。

谢谢！

DP

PS。

我还想知道,对于一些可能需要它的特定应用,为了符合7 V/V 增益限制的已解补偿的 OPA855 ,一个可行的策略是在反相节点增加一些物理分流电容,以获得足够的(高频率)噪声增益。 我不能预见这一问题的任何实际情况，但总是愿意问。

——就您的上一个问题而言,目前的设计是直流耦合的,但任何有关交流耦合解决方案的应用手册都是一个有用的参考。

大家好、Daniele、

 感谢您的详细解释！ 我看到您的意思是自举、以便"隔离"MPP 的输入电容。 我已经看到并模拟了这些技术、但让我在这个特定案例中与我的团队进一步讨论这些技术、并在周一之前与您联系。

 对于解补偿问题、TIA 对于这类放大器效果很好 、因为它们本身具有高增益。 它等于输入与反馈电容之比、后者非常高。 非常 注意这个规范、我将在下一次回复中链接展示这一想法的配套资料。

 有两种适合您的第一种设计的自举技术、或者增加串联电容器、在某些情况下、这会影响您的输入信号。 我也可以链接一些相关资源。

谢谢！

西马  

谢谢你。 期待您的反馈。  

DP

大家好、Daniele、

Sima 目前正在度假、 因此她回到办公室时会回来接您的问题。 感谢您的耐心等待。

此致、

伊格纳西奥  

您好、Sima、  

我想知道您是否 有机会重新学习该主题。

谢谢、此致、

DP

大家好、Daniele、  

 很抱歉，支持工作拖延了很长时间。 在我休假之前、我问我们的 TIA 专家有关您建议的方法、他证实了他在实验室中看到了这项工作、但没有看到使用低输入电容 PD。  

 我研究了其他方法、以下是一些有用的资源：

1. 下面的附加文件显示了使用不同的放大器作为隔离、类似于伺服环路或复合放大器
2. 此链接 显示与您建议的解决方案类似的解决方案与以下文件的(1)解决方案之间的比较

 我一直在研究与您建议的解决方案类似的解决方案、但仍需进行调整以满足带宽要求。  

 电路显示其稳定、但仍需要进行调整以满足所有要求。 我对原拟定的电路有疑问、BFR93AW 的用途是什么？

 总的来说、如果可能、我建议尝试不同的自举方法。 如果您的成本/时间不受限制、我建议尝试一下两级放大器复合环路、分立式晶体管隔离方法、以及具有更低增益(100 Ω)以满足带宽要求的常规 TIA、以及第二级的其余增益。 这些方法可能具有类似的噪声、但最后一种方法更简单、并且不太可能出现稳定性/振荡问题。 特别是对于>GHz 的放大器，即使是很小的布局决定也可能影响电路的整体稳定性。   

e2e.ti.com/.../Hoyle_2D00_TIA-Bootstrapping.pdf

感谢您的耐心、谢谢！

西马