運算放大器LTC6268-10做跨阻放大時波形不對,為何?
問:目的:微弱信號放大將1uA的電流放大到1mV,帶寬100MHz。輸入方波,在放大500倍時波形還好,但1000倍時,波形明顯成為正弦波,想知道哪里的問題?
答:如果要想提高你的帶寬,首先你需要先想辦法降低PD的結(jié)電容,如果要實現(xiàn)100MHz,顯然 6pF的Cs的電容過大了,這不容易。
你有所用PD管的datasheet么,可以發(fā)出來,里面有根據(jù)反偏電壓來降低Cs的曲線圖,可以根據(jù)這個曲線來確定Cs,然后重新計算你的TIA補償該如何設(shè)計!
問:我的PD管選的濱松的S5971,之后我改變了反饋電容,在100M波形還好,想要將一個uA級的信號放大到V級,一級放大多少倍合適呢?我設(shè)置的是1000倍。還有二級放大用什么樣的放大器更合適呢?
答:根據(jù)Datasheet中的曲線,如果你用10V的反偏電壓,則結(jié)電容為3pF,據(jù)此來做仿真;
TIA的電路設(shè)計應(yīng)該盡可能的把增益的壓力放在第一級,也就是第一級的增益在保證帶寬的條件下,越大越好,因為后級放大器的輸入失調(diào)電壓和輸入噪聲會乘以其增益而影響最終的輸出。
所以我將TIA的增益電阻改為9.1k,同時還要考慮跨阻上的寄生電容約為60fF,所以實際仿真電路如下(需要注意你需要把仿真的時間步進改為0.1ns,這樣你可以看到更精細的波形):
綠色為TIA的輸出波形,如果你希望響應(yīng)更快,將RF改小,查看仿真結(jié)果。
第二級的放大器需要采用超低輸入失調(diào)和噪聲的,同時要滿足帶寬要求。
假設(shè)你TIA的輸出為10mV,你希望第二級的增益為x100,這樣輸出為1V。
那么你需要第二級的放大器的帶寬同時要滿足100MHz,這樣放大器的GBP至少需要10GHz。
但是我們目前的最快AMP僅為4GHz,所以你需要兩級放大來實現(xiàn)這個x100的增益。
我覺的AD8099會更合適,應(yīng)為其輸入的失調(diào)電壓和噪聲相比LTC6268-10更低,其GBP為3.8GHz。
參考下面的spec:
問:謝謝您的回答,9.1K的響應(yīng)不是很理想,我將阻值改為了5K。想咨詢一下這個反饋電容怎么確定,我按照Cf=1/2ΠRf仿真出來波形不是很好。但是發(fā)現(xiàn)電容改小之后波形會好很多。
答:跨阻和其并聯(lián)的電容決定了信號帶寬。
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