跨阻型放大器應(yīng)用指南

比如設(shè)計(jì)一個20K 增益的放大鏈路, 假設(shè)總的輸入的寄生電容很大, 10pF. 根據(jù)上面的圖可以看出,采用GBW 最寬的OPA847 進(jìn)行設(shè)計(jì), 最寬穩(wěn)定帶寬只能在50M 附近.

設(shè)計(jì)電路如下:

Figure7 未加補(bǔ)償?shù)?0k 放大電路

輸入20n 的脈寬信號, 10u 的幅度, 得到的波形如下:

Figure8 原始輸出響應(yīng)

輸出有振蕩產(chǎn)生.

根據(jù)公式算出CF 的取值應(yīng)該為0.24p. 加上后,電路如下:

Figure9 加補(bǔ)償后的電路

仿真得到: 可以看到, 振蕩消失,只剩過沖. 放大倍數(shù)也趨向正常.

Figure10 加補(bǔ)償后的脈沖響應(yīng)

在高增益的場合, 有可能反饋電阻自帶的電容以及反饋?zhàn)呔€帶來的寄生電容都可以達(dá)到這么微小的電容值. 所以需要依具體的測試結(jié)果來確定反饋是否要另外加電容.

4.2 overshoot

在光時域反射檢測光纖狀態(tài)的場合, 輸出上的overshoot 可能會對測量結(jié)果產(chǎn)生很大影響,這就需要盡可能地減小TIA 輸出的overshoot. 如上圖所示的結(jié)果, 約有10%的overshoot, 這對實(shí)際使用是不利的,需要消除.

消除這種過沖最有效的方法是加大反饋電容, 但是這樣帶來的一個直接后果是帶寬減小.

如上面的案例, 在輸出有overshoot 的情況下, 原始頻響為: -3dB 帶寬有40M 左右.

Figure11 原始補(bǔ)償?shù)念l響

增大反饋到0.45p 時, 過沖消失.

Figure12 增大補(bǔ)償?shù)碾娐?center>

Figure13 增大補(bǔ)償后的脈沖響應(yīng)

但是也可以看到, 20nS 的脈沖情況下, 其輸出有點(diǎn)被濾除, 增益減小了.

原因就在于輸出的帶寬變窄, 只剩21M

Figure14 增大補(bǔ)償后的頻響

5 總結(jié)

TIA 運(yùn)放在作電流放大使用時需要注意帶寬和增益的折中, 以及平衡性和帶寬的折中. 而同時又得兼顧噪聲的貢獻(xiàn), 所以需要綜合考慮以上的各項(xiàng)指標(biāo).