跨阻型放大器應用指南

比如設計一個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

在高增益的場合, 有可能反饋電阻自帶的電容以及反饋走線帶來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的場合, 輸出上的overshoot 可能會對測量結果產生很大影響,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 原始補償的頻響

增大反饋到0.45p 時, 過沖消失.

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, 所以需要綜合考慮以上的各項指標.