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[参考译文] OPA847:计算电容以消除低增益制度下的振荡(跨阻配置)

Guru**** 2439560 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA847, OPA856

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/1325249/opa847-capacitance-calculation-to-remove-oscillations-at-low-gain-regime-transimpedance-configuration

器件型号:OPA847
主题中讨论的其他器件: OPA856

您好!

我们有一个采用跨阻配置的 OPA847放大器的 PCB 电路。 我们希望在反馈环路中的电阻为220欧姆的低增益系统下工作。 此电路已使用1kOhm 至数 kOhm 的反馈电阻值进行了测试、没有任何问题(反馈环路中没有电容器、带宽在50 MHz 附近)。 当我们设置低于千欧姆的电阻时、我们可以看到振荡的振幅为数百 mV。 在220Ohm 的固定电阻值(我们需要低增益)的情况下、我们需要找到要在反馈环路中分流的电容值。 考虑教程部分中的公式、我们发现电容值应小于100nF。 我们使用几个 pF 到几百 nF 之间的不同电容值进行了测试、但问题仍然存在。 我们的唯一约束是至少要求20/ 30 MHz 的带宽和220欧姆的反馈电阻器。 我们如何确定电容器的值?

有一个相关的问题。 是否可以购买专为 OPA847放大器的跨阻配置以及光电二极管位置而设计的评估 PCB?

非常感谢。

  • 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。

    尊敬的 Adrien:

    我们的跨阻放大器(TIA)计算器可在高速放大器常见问题解答页面(此处)上找到、此外还提供了有关 TIA 配置的一些其他重要信息。

    使用 Calculator II、您可以插入闭环带宽、反馈电阻和输入电容、以确定所需的反馈电容、以及您使用的器件是否具有足够大的 GBP。 请注意、输入电容是光电二极管的电容+ 3.7pF、等于 OPA847的输入差分和共模电容。

    我很乐意帮助支持您的设计。 如果您能提供更多详细信息、我可以帮助您找到合适的无源器件值并提供仿真文件:

    1.光电二极管电容是多少?

    2.输入电流信号的幅度和频率是多少?

    输入电流信号是脉冲还是另一个波形?

    要回答您的另一个问题:  

    遗憾的是、对于跨阻配置、我们没有可订购的评估 PCB、因为光电二极管封装存在很大差异、因此很难设计一个支持大多数光电二极管尺寸的可轻松订购 PCB。

    谢谢。

    尼克

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    您好、Nick。

    感谢您的答复。 我们已经尝试了计算器给出的不同电容值、但振荡仍然存在。
    我们正在使用跨阻配置、我们认为对于此 OPA、我们需要的增益太低(在电压配置中、最小稳定增益为12V/V)。

    我们认为 OPA856更适合我们(虽然噪声仍然很低、但最低稳定增益较低、为1V/V)。 您能向我确认一下、使用15 pF 光电二极管时、如果输出端的电阻值介于0和7 mA 之间、我们可以找到一个没有振荡的反馈电阻值设计吗?

    非常感谢、

    阿德里安

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    尊敬的 Adrien:

    仔细看、您会正确地面临一些振荡问题、因为反馈电容必须很大才能实现稳定性。 因此、基于输入电容和所需的反馈电容、像 OPA856这样的单位增益稳定运算放大器会更适合您。  

    下面是 OPA856的设计、它使用220欧姆的反馈电阻作为跨阻增益、15pF 光电二极管电容和计算得出的反馈电容。

    e2e.ti.com/.../OPA856_5F00_TIA_5F00_E2E.TSC

    如果您对该设计还有任何疑问、或者您需要对此设计进行任何更改以满足应用要求方面的支持、敬请告知。

    谢谢。

    尼克

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    您好、Nick。

    感谢您的快速回答。 是否可以使用 Spice 软件的电路设计(获得反馈电容值)或只是设计的一个截屏?
    如果 OPA856 SPICE 模型只有5个引脚,会有问题吗? (缺少 NC、PD 和 FB)。
    该 OPA 是否适用于跨阻配置? 如果是、那么在跨阻配置和电压配置中、为了达到1V/V 的最小稳定增益条件、最小反馈电阻值是多少?

    非常感谢、

    阿德里安

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    尊敬的 Adrien:

    OPA856适用于跨阻配置。 我建议查看数据表的第9.2节、因为有一些关于在 TIA 配置中使用该器件的良好信息。 如您所述、OPA856具有1V/V 的最小稳定增益。 为了确保在低于最小稳定增益的情况下工作、可以检查放大器的噪声增益。 对于 TIA 电路、噪声增益将为 NG=1+(ZF/ZG)。 在直流频率下、增益将由反馈电阻器设置。 在高频下、增益为1+(Cf/Cin)、其中 Cin 是光电二极管电容、运算放大器输入电容和杂散 PCB 电容。 因此、您应该始终使用我在上面的仿真中提供的值、在1V/V 条件下运行在高于最小稳定增益的水平上。

    要解决您对模型本身的问题:

    • 我们的任何 SPICE 模型都不包括无连接(NC)引脚或反馈(FB)引脚。  我们的器件模型中未包含 FB 引脚、因为它可以轻松地进行仿真接线。 有些器件具有用于实际布局的 FB 引脚。 FB 引脚提供从 Vout 到 FB 引脚的内部连接、并且 FB 引脚通常非常接近 Vin-、因此反馈网络可以放置在靠近器件的位置、从而通过消除在 器件。 数据表的这一片段提供了有关该规格以及 NC 引脚的更多信息。

    • OPA856型号也不包含任何掉电(PD)功能。 如果您需要能够在模拟信号链时打开和关闭器件、可以使用连接到 Vs+和 Vs-引脚的开关来断开电源轨。 请注意、由于未对 PD 功能建模、因此无法保证仿真中的任何断电行为。
    • 在我在上面提供的仿真中、C1表示光电二极管电容、C2表示 反馈电容、R1是反馈电阻器、电流源表示光电二极管的输出电流波形。 如果您更喜欢使用 SPICE 仿真器、则可以重复我在上一篇文章中展示的相同配置。

    如果您有任何问题、敬请告知。

    谢谢。

    尼克