跨阻型放大器應用指南

比如設計一個(gè)20K 增益的放大鏈路, 假設總的輸入的寄生電容很大, 10pF. 根據上面的圖可以看出,采用GBW 最寬的OPA847 進(jìn)行設計, 最寬穩定帶寬只能在50M 附近.

設計電路如下:

Figure7 未加補償的20k 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

輸出有振蕩產(chǎn)生.

根據公式算出CF 的取值應該為0.24p. 加上后,電路如下:

Figure9 加補償后的電路

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

Figure10 加補償后的脈沖響應

在高增益的場(chǎng)合, 有可能反饋電阻自帶的電容以及反饋走線(xiàn)帶來(lái)的寄生電容都可以達到這么微小的電容值. 所以需要依具體的測試結果來(lái)確定反饋是否要另外加電容.

4.2 overshoot

在光時(shí)域反射檢測光纖狀態(tài)的場(chǎng)合, 輸出上的overshoot 可能會(huì )對測量結果產(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(guò)沖最有效的方法是加大反饋電容, 但是這樣帶來(lái)的一個(gè)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 原始補償的頻響

增大反饋到0.45p 時(shí), 過(guò)沖消失.

Figure12 增大補償的電路

Figure13 增大補償后的脈沖響應

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 增大補償后的頻響

5 總結

TIA 運放在作電流放大使用時(shí)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(shí)又得兼顧噪聲的貢獻, 所以需要綜合考慮以上的各項指標.