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[参考译文] OPA858:光电二极管过冲

Guru**** 1810550 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA858, OPA657, 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/1360943/opa858-overshoot-with-photodiode

器件型号:OPA858
主题中讨论的其他器件: OPA657OPA856
我在跨阻模式下使用 OPA858、并连接到光电二极管(APD)。
我在
输入信号下降时、当该运算放大器接收到快速而细小的电流峰值时、在其输出端测量了一个过冲(277µV μ s)。 
此时、OPA858输出信号从-2.077V 切换到0V 1)我尝试通过将其反馈电容器增加到1pF 来过度补偿运算放大器、而不会对过冲产生影响。 2) 2)我试图减小/增大运算放大器的输出串联电阻、以查看是否存在阻抗匹配问题(调整后的 PCB 线路50欧姆)、但对过冲 TIA 增益没有影响、 脉冲宽度< 100ns (TIAOUT 上升/下降时间:17ns/38ns) 最大电流: 207 µA 我不知道问题是否由光电二极管引起、光电二极管接收到的能量峰值为14dB、对应于菲涅耳反射期间从光纤返回的反射信号。
运算放大器不饱和、因为我会调节激光功率以保持光信号电平、从而确保光电二极管提供的电流保持在 OPA858的饱和电平以下。
即使显著降低激光功率和/或光电二极管的偏置电压(通常设置为0.9 * VBR)、也会看到这种现象。
如果光电二极管的极化增加、接近 VBR、则增大其电流增益、则过冲会略有减小。
如果脉冲宽度增大(APD 接收到的光能越多)、则过冲减小。

你有什么想法来消除这个过冲?


随附:示意图、示波器屏幕截图、通过 ADC 在模拟链末端看到的信号(反相)

此致

吉恩-马克

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    您好,Jean-Marc,

     我今天没能仔细浏览全部信息、但是明天就能提供更详细的反馈和建议。 看起来您尝试了很多调试步骤。 您是否能够尝试使用示波器在输出 R367处进行探测? 或者示波器屏幕截图是否已在建议的测量节点共享?

     另一个简短的问题是、您的光电二极管的物理位置是否靠近 PCB 上的放大器输入端?

    谢谢!

    西马

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    您好、Sima


    共享示波器屏幕截图显示 TP196的电压(跟踪末端的串联电阻器 R367的输出,以下缓冲跟随器的非反相输入之前的 NetR367_1 )
    APD 焊接在运算放大器附近(很难减少这条引线、因为可能使用两种类型的 APD)
          在 APD 和 OPA858之间跟踪 INM_1:宽度= 0.12mm /长度= 5.752mm (0.023228欧姆)    
    在 R367和缓冲跟随器之间跟踪 NetR367_1:宽度= 0.139mm /长度= 33.735mm (0.11788 Ω)


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    添加光电二极管接收到的光信号的两个示波器截图:34.276µW -->几乎35µA @ M=1

    我认为当 APD 偏置设置为0.9*VBR (48.176V)时、3 < M < 6.3、因此 OPA858接收到的电流可能是231µA、TIA 增益10000为-2.31V
    下降时间为3.9ns (使用 Tektronix P6703B 光学探头测量)


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    您好,Jean-Marc,

    为了评估响应形状、进而评估过冲、我们实际上需要将 APD 电容添加到您在前面描述的寄生电容中

    除非一直到实极点、否则不可能出现零过冲、Q=0.62是一个正常目标、会产生大约1.5%的过冲。  

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    3dB 带宽/截止频率:1.7GHz
    电容:0.3pF @ 0.9 x VBR

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    总电容(25°C±3°C、1MHz、VR=0.9Vbr):最小值= 0.117 pF /典型值= 0.15 pF 最大值= 0.123 pF < 0.30 pF
    串联电阻(IF = 8~10mA = 22.27欧姆< 25.32欧姆< 50欧姆

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    J·M·韦尔

    这种分析是一种过度补偿11Mhz F-3dB 运算放大器设计、在理论上、不可能出现过冲、  

    是、1V 阶跃、简单的一阶仿真、无过冲。  

    不确定过冲来自哪里、而不是来自线性仿真预期

    实际上、我当时认为这是不稳定的、因为该解压缩器件的噪声增益不是很高-在电容分压器中仅为2.5V/V = 1+2.4/1.4。  

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    大家好、Michael 和 Jean-Marc、

     感谢您提供分析和其他信息。 我同意 Jean-Marc 计算出的相对于 PCB、内部放大器电容和光电二极管电容的反馈电容时需要计算出的0.8pF 电容。 但是、正如您所说、理论上而言、它是不稳定的、因为用于设置噪声增益的电容器组合不是>7V/V (对于 OPA858)。  

      

      Xavier 的应用手册: 高速放大器跨阻注意事项。  

      使用 OPA657的仿真示例:

      我看到过这些模型、其中建议由于 TIA 具有正确的电容比、因此在低增益条件下它是稳定的、但在实践中、它对于解压缩器件并不是真正稳定的。  

      Jean-Marc、感谢您提供了有关 PCB 电容和布线长度的详细信息。 光电二极管看起来确实非常接近放大器的输入端。 是否可以尝试这种组合:  

      可能很难获得低至0.1pF 的反馈电容和 PCB 估算电容、我建议首先尝试移除反馈电容器。  

     另一种组合、正如您以前尝试使用1pF 反馈电容进行过补偿、但现在使用该组合:

     为了确定这是否是由噪声增益造成的测试、请尝试使用5k Ω、11.82总输入电容和1.8总反馈电容。 这是因为您能够向放大器的反相引脚添加一个10pF 输入电容。 否则、我建议使用单位增益稳定版本 OPA856代替 OPA858。 它们都具有相同的引脚排列、因此在不更改电路板设计的情况下易于更换。  

    此致、
    西马