[参考译文] OPA818：与 TIA 配置的设计/仿真值相比、纹波和带宽更低

你好、Dharani

 感谢您遵循我们的指南并在您的设计中使用我们的计算器！

 这个问题真的很好、很奇怪、带宽随电源电压急剧变化、我实际上预计在相反的方向上它没有变化或性能下降很小(与更高的电压范围相比、电压范围更低)。  

 能否共享您的原理图、尤其是 包含二极管配置+其反向偏置电压值？ 以及 器件和周围元件布局的一个片段、用于检查接地情况。  

  另外、我知道数据表中建议使用隔离电阻器、但也可以尝试将其替换为焊料短路或0 Ω。  

谢谢！

SIMA  

尊敬的 Sima：

感谢您的响应、我将尝试移除隔离电阻器、看看这是否能解决问题。 我使用的反向偏置电压约为63V、原理图如下所示：

布局如下：

该布局有一个为 INPUT+提供0v 的分压器、但我也将 INPUT+过孔直接接地至其旁边的接地平面、以显示我在问题中附加的第一个波形。  反馈走线和各处的接地间隙为0.5mm。 我设置了接地过孔用于散热、从而不会形成不必要的接地环路。  

期待您对此提出意见和建议！

此致、

Dharani

您好、Dharani、您列出了 APD 上的偏置、但没有您认为其电容低于此偏置。 没有它就不能去 Foward 了。  

您好、Michael、感谢您的回复。 该偏置的电容为2.2pF

好的、通过巴特沃斯设计解决方案、我们会得到0.15pF 的反馈 C 和66MHz、从而得到 BW。  

这些 TEE 网络非常复杂、典型表面贴装 R 具有0.18pF 的寄生电容、为什么不去除这些 T 网络 Cs 并检查电阻器上的弹性 CF 是否能满足您的需求？  

谢谢 Michael、 这张快照与我使用的 TIA 计算器的工作表不同吗？ 另外、出于好奇心、TEE 网络通常会出现哪些问题？

我想知道 T 网络是否确实可能导致奇怪的过冲/下冲、我看到过冲/下冲似乎随电源电压和 INP+电源的变化而变化。 再次感谢！

我最初为自己开发了所有这些工具、这是我大部分时间仍在维护和打开的活跃工具

谢谢 Michael、我将去除 T 网络、看看这是否有用。 我会继续向您发布此主题！

大家好、Michael 和 Sima、

感谢您的意见、我尝试了两种解决方案：

1) 1)移除隔离电阻器(10R)：输出没有变化、纹波仍然存在、带宽远低于预期(OPA818的 INPUT+节点连接至 GND)：

2) 2)移除反馈网络：似乎会导致 OPAMP 振荡并导致主要的过冲/下冲(OPA818的 INPUT+节点连接至 GND)：

欢迎您提供任何进一步的评论/意见/建议！

您好、此问题仍未解决、非常感谢您提供任何意见/建议！

你好、Dharani

 很抱歉这里耽误了很长时间。 感谢您尝试这些建议。 还有一条建议是、您是否恰好有约150-250fF 的电容器来尝试作为奇异反馈电容、而不是电容网络、因为移除电容会导致振荡？  

 再想一想、我可能得到的解释是、低电源+保持相同的输出的组合、可能会推动放大器进一步将其置于转换增强模式、这将减少上升时间和下降时间、然后导致您看到的过冲/下冲。 我将与我们的设计人员核实这一点、并在明天回复您。

感谢您的耐心等待！  

SIMA  

尊敬的 Sima：

感谢您的答复！ 当然、我要试试。 另外、我想进一步了解 T 网络的效果以及不推荐它的原因。 建议如何连接 OPAMP 电源？ 我已将两个10nF 的去耦电容器放置在靠近芯片的位置、您是否建议采取其他措施来减少对电路性能的不必要影响？   

期待收到设计人员的回复、并希望获取更多信息！

此致、

Dharani

你好、Dharani

 感谢您试用！ 我过去还建议使用电容 T 网络、就像数据表中建议的那样、可以实现非常小的电容值；但是、由于反馈中存在额外的寄生或引入了谐振、有时这会带来一组新的问题。 为避免这种情况、如果高于100fF、最好使用单个电容器。  

 我今天问我的团队关于这个问题、以下是其中的一些建议：

1. 您究竟带来了什么去耦电容器。 原理图中仅显示了每个电源一个去耦电容器。 假设有两个解耦电容器、这是指每个电源一个、还是每个电源两个？ 如果是第一种情况、您是否能够为每个电源保留10nF、然后在每个电源上添加一个或两个更大的电容器、分别为0.1uF - 0.22uF 和1uF - 2.2uF。 和电源之间的差分电容器。 较大的电容器不必像10nF 那样靠近芯片。 类似于在 OPA818EVM 中完成的操作：  
   
                                                                          
   
   或者、如果可能的话、在电源上执行一个 π 型滤波器(低通 π 型滤波器链路)。 我在以前的设计中看到过、如果电源噪声有点大、可能会对放大器的频率响应产生纹波影响。 电源电压越高、问题就越明显、这可能是导致带宽降低的原因。  
   
    E2E 主题： https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1014831/opa855dsgevm-opa855-as-high-speed-tia-oscillating  
    E2E 主题： https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1203828/opa657-opa657-as-tia-output-noise-osillates
   
   
2. 是否能够匹配+/-5V 的输出 Vpp？ 看起来它的值小于+/-3V 时的测量值。  

谢谢！
SIMA

尊敬的 Sima：

感谢您发送编修。 然后再向您发送2的波形。 根据要求、只想对有关去耦电容器的第一点进行响应：

每个电源(10nF)都有一个、非常靠近芯片。 感谢您的建议、我将添加上述额外的电容器。 两个电源之间的电容器(差分电容器)是否应位于底层？ (我的设计是两层设计)、还应该添加铁氧体磁珠吗？

你好、Dharani

 如果可能、我会包含铁氧体磁珠。 这将创建一个 LC 滤波器、有助于滤除高频噪声。 对于差分电容器、如果您能够将其添加到电路中、则可以在任一层上。 我们主要关注/建议使电源滤波尽可能靠近放大器。 以下是有关这些概念的更多资源：

1. 有关电源滤波的 E2E 主题
2. π 型滤波器/LC 滤波器
3. π 型滤波器

 另外需要注意的是、我们通常建议采用四层设计、但 PCB 似乎没有太多元件；因此、您可以有足够的 PCB 面积来放置电源平面、而不会出现很多断开连接的情况、以及一个专用的接地平面。  

 请告诉我们、它是如何处理您当前 PCB 上的去耦更改的！  

谢谢！
SIMA

尊敬的 Sima：

感谢您的答复和提示！ 我真的很感激。 下面是 OPA818使用+/-3V 电源和+/-5V 电源的两个波形、它的 Vpp 几乎相等(很难比这更好地调节激光)。 这是同相输入设置为0V 的 OPA818。 我将检查提供更多去耦电容器的新 PCB、看看它是否有帮助。 我仍然很担心为什么 OPA818的同相节点接地后、我们会看到完全不同的结果。

另一个问题：要在尽可能小的探头和负载效应下看到输出、您建议使用哪种类型的探头和示波器阻抗？ 输出为直流耦合、应能够驱动500 Ω 负载并由33 Ω 电阻进行缓冲。  

非常感谢、期待您的建议/意见。

你好、Dharani

 感谢您分享这些结果！ 我今天不在办公室,我将在一周的其余时间。 我将与团队确认、但电源电压增加确实会导致更高的过冲/下冲、这意味着不稳定或功率反射。 接地可能表明、由于没有专用的接地层、因此可能会导致振铃增加。  

 这是一个好问题、因为这是一个经常与不稳定有关的原因。 在探测输出时、我们建议使用电容非常低的探头、并使用33欧姆电阻器在小型隔离电阻器之后进行探测。 此外、探针上的接地夹应该很短。  

 以下是有关探测和去耦+布局的另一个资源： https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1121367/ths3092-harmonics-everywhere-in-the-circuit

谢谢！
SIMA  

感谢 Sima、PCB 的底层几乎完全接地、就像专用的接地层(远离 OPA818的一个或两个布线除外)：

感谢您提供有关探测和去耦实践的提示、如果去耦电容器有帮助、您将随时了解相关情况！ 是否建议通过 SMA 电缆将输出探测到50 Ω 示波器？  

你好、Dharani

 抱歉、我忘了先前 Ping 该线程。 是正确的、建议通过具有与50Ohm 至50Ohm 示波器匹配的板载布线的 SMA 电缆测量高速应用。 这是因为它可以避免功率反射以及探头因电容而导致的不稳定性。  

 您是对的、这两个布线不应影响它、奇怪的是、此问题是在专用接地平面上发生的。 我希望去耦电容器帮您解决了您的问题！

谢谢！
SIMA  

尊敬的 Sima：

感谢您的答复。 添加去耦电容器并移除反馈电容确实对设计有所帮助、而且我能够获得具有寄生电容和22k 增益的60MHz 周围的良好带宽。 然而、当我增加输入光功率时、OPAMP 似乎具有很重的过冲(检查运算放大器如何饱和)：

以下是其外观(在较低输入光功率下)：

寄生电容是否过低而可能会提高 OPAMP 的 GBP、您是否认为有其他原因？ 非常感谢您提供任何建议或意见！

此致、

Dharani

你好、Dharani

 感谢您尝试该建议、它看起来更好！

 您的假设是正确的、与第二个示波器屏幕截图相比、增大输入光功率似乎可以缩短下降/上升时间  

 您的设计恰好位于具有输入电容(包括放大器的内部电容器)和反馈电阻的60MHz 边缘。 第一个示波器图片显示的是3-4ns 的上升/下降时间、这甚至表明它产生的 速度高于60MHz 的闭环带宽。 您可能需要更高 GBP 的放大器、如我们的 OPA85x 系列。 我建议您在下一个设计中试用我们的 OPA858。 或者、您可以通过降低增益来调整增益、然后如果噪声在设计中不太重要、则可以添加第二级以获得额外增益。 如果您需要差动输出、则可以添加 FDA (全差动放大器)、该放大器还可以包含额外的增益。

谢谢！
SIMA  

谢谢 Sima、我已经开始研究 OPA858、但想知道如何测量 OPA818或 OPA858在温度范围内的噪声性能？ 芯片在高达100°C 时必须展现出良好的性能、我们使用的 APD 由 TEC 冷却、因此所评估的只是 TIA 噪声。 这些测量是否由 TI 完成、以及我有什么方法可以对其进行测试？

任何建议都很感谢！

谢谢 Sima、这对我们很有帮助。 会有一个看,并告诉你,如果我有更多的问题!