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[参考译文] OPA855:使用 opa855作为 C-TIA 时存在直流偏置问题

Guru**** 2385360 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA858, OPA657, OPA855, OPA277
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/1462890/opa855-i-have-a-dc-bias-problem-when-use-opa855-as-c-tia

器件型号:OPA855
Thread 中讨论的其他器件: OPA277、OPA858、OPA657

工具与软件:

我目前正在使用 OPA855测试 C-TIA 电路。

我在测试设置中遇到直流偏置问题。 OPA855的同相输入具有3.8V 的偏置电压、而反相输入具有3.2V 的偏置电压。

我相信这个0.6V 的输入偏置差异会导致 OPA855饱和。 但是、OPA855的输出的直流偏置电平为3.4V。

任何人都可以解释发生这种情况的原因、并就如何实现所需的3.8V 输出直流偏置电平提供指导?

我正在使用 OPA277在电路中生成3.8V 直流偏置电压。

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    你好、Shin、

     您是否能够尝试使用较小的反馈电阻器进行测试、并依靠第二级获得额外的增益、或者您的输入电流是否太小? 原因在于 OPA855采用双极架构、这意味着它将具有更高的偏置电流、从而在输出端导致额外的失调电压。

     如果您不需要超高带宽、则还可以将 OPA855替换为 OPA858、这是一个 FET 输入5.5GHz 放大器。 作为 CMOS/FET 输入电压反馈放大器、它本身具有非常低的输入偏置电流。  


    谢谢!

    SIMA  

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    J.-H. NOH、《电容反馈跨阻放大器的频率响应分析和设计规则》、 IEEE《仪表和测量汇刊》、第69卷、编号 12、pp. 9408–9,416,2020年12月、doi: https://doi.org/10.1109/tim.2020.3006325
    我参考了上述白皮书中的 TIA 配置。 我为 R1使用2k Ω 电阻器进行了测试。 在此设置中、我观察到输入和输出端子具有相同的3.8V 直流偏置。  
    在此设置中、TIA 用作电阻 TIA、而不是电容式 TIA。
    我需要350MHz 带宽。 OPA858适合这一点吗?

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    你好、Shin、

     感谢您分享参考资料并试用该建议。 只是为了确认、更改是否为您提供了您期望的正确值?

     这取决于二极管的输入电容以及观察第一级输出端信号所需的最小增益。 使用1M Ω 反馈电阻器、OPA855将无法实现350MHz。 因此、如果您能够降低第一级上的增益、则可以保留 OPA855。

     总的来说、我的问题是:

    1. 关于减小反馈电阻器 R1的建议是否 给出了您期望的正确值?
    2. 光电二极管的电容是多少
    3. 您的光电二极管输出电流范围是多少(最小到最大放大器值)

    谢谢!

    SIMA

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    根据此参考、可通过在第二级中使用微分器来扩展带宽、从而获得所需的带宽。

    1.当我为 R1使用2k 欧姆时,我得到了预期的结果。

    2. 我使用的是 MTAPD-07-013、其电容为1.2 pF。

    3.1uA - 10mA 范围

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    你好、Shin、

     感谢您提供更多信息。

     我一直介绍这个参考电路直到直流伺服环路部分、非常有趣的是、我看到了 RF-TIA 与 CF 之间的区别。

     最大增益是参考的第一级和第二级:

     Vs

      然而、基于这种说法、增益确实是两级的组合。 另外、您正确的是、带宽扩展是由第二级造成的。 在原理图中添加 CD 或 C11会改变极点/零点的位置、从而使噪声增益和 AOL 的交叉频率进一步提高。  

      相比之下、RF-TIA 的交叉点如下:

            

      根据您的输入电流范围、您可能会从不同的结构中受益。 您可以保留 OPA855、但然后使用可变或可编程增益放大器进行跟随。 因为、例如、如果您的最小电流具有高增益、那么您将在最大电流下使放大器饱和。  

      因此、对于第一级:

      第二级是另一个具有内部增益开关的放大器、例如 VGA/PGA、如果您后续使用 ADC、它也很有用。  

      如果您确实需要在不同的输入电流范围内实现高增益、或者该项目用于研究 OPA855-TIA、则 可以将 CF 替换为 OPA858、因为它是一个 P2P (引脚对引脚)、可以轻松地在同一个 PCB 板上更换。 此外、您可能有资格通过 器件的"订购与质量"选项卡订购样片

      由于 CMOS 架构、直流问题将消失、 J.-H 中也引用了该架构 Noh 的论文"OPA657-TIA 最初被提出用于减少由 RF-TIA 反馈电阻器生成的热噪声、并且克服在 CF 芯片中集成高电阻的困难"、使用 FET 输入 OPA657作为示例器件。  

    此致、

    SIMA  

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    我计划在 TIA 之后使用 AGC 结构。

    但是、TIA 的噪声会影响信噪比(SNR)、从而限制系统的动态范围。

    所以、我正在研究 CMOS 技术中实现的低噪声和低增益 TIA、以防止放大器饱和。

    我还有 OPA858、我要将 OPA855替换为 OPA858。

    谢谢你