Transimpedanzverstärker mit dekompensiertem Operationsverstärker

Ich versuche, einen Breitband-Transimpedanzverstärker auf maximale Geschwindigkeit abzustimmen. Ich experimentiere mit den Operationsverstärkern OPA846 und OPA847, die große GBW haben, aber mit minimalen Rauschverstärkungen von 7 bzw. 12 nicht stabil sind.

Die minimale Rauschverstärkung begrenzt, wie viel Bandbreite ich mit einer typischen Transimpedanztopologie vom Operationsverstärker erhalten kann, und ich denke darüber nach, mit der folgenden Schaltung unterhalb der minimalen Rauschverstärkung zu arbeiten:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Die Stromquelle mit Shunt-Widerstand (~1Gohm) und Kapazität (<1pF) ist in meinem Fall eine APD. Die APD ist einer der Gründe, warum ich einen solchen Hochfrequenzbetrieb untersuchen kann, weil sie eine sehr kleine Nebenschlusskapazität von <1 pF hat.

Wenn Rin ignoriert wird, hat die Rauschverstärkung eine Null bei 1/(RF * CD) und einen Pol bei 1/(RF * CF). Die Rauschverstärkung bei hoher Frequenz beträgt 1 + CD/CF und muss aus Stabilitätsgründen größer sein als die minimale Rauschverstärkung des Operationsverstärkers. Dies wird durch die Kurve „Typische Transimpedanzanwendung“ im Bode-Diagramm unten gezeigt.

Was sind die Vor- und Nachteile des Hinzufügens eines Pols mit RIN bei 1/(RIN * CD) nach dem Rückkopplungspol 1/(RF * CF) und einer Verstärkung des Hochfrequenzrauschens, die unter dem empfohlenen Minimum liegt? Die Idee ist, dass der zweite Pol in der Rauschverstärkung die Stabilität erhöht, wenn unterhalb der minimalen Rauschverstärkung gearbeitet wird, wo die Open-Loop-Verstärkung des Operationsverstärkers einen zweiten Pol hat. Dies wird in der zweiten Noise-Gain-Kurve im Bode-Plot dargestellt.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Das einzige Problem, das ich sehen kann, ist, dass es eine gewisse Stromteilung zwischen RIN und RS geben würde, die jedoch sehr klein wäre, da RS sehr groß ist. Außerdem würde RIN Johnson-Rauschen hinzufügen.

Hat das schon mal jemand irgendwo gesehen oder gemacht?

Danke

Ich habe das Gefühl, dass das Hinzufügen von Rin es viel langsamer macht, weil Cd * (Rs || Rin) ins Spiel kommt, wenn Rin > 0 ist.
Für die Geschwindigkeit arbeiten Sie nicht im photovoltaischen Modus, sondern im photoleitenden Modus. Fügen Sie also eine Vorspannungsversorgung hinzu und wiederholen Sie Ihren Schaltplan.
@WhatRoughBeast Er sagt, dass er eine APD verwendet, also nahm ich an, dass dies der Wechselstromkreis ist, der die Vorspannung ignoriert.
Ja, ich habe eine 60-V-Sperrvorspannung und andere Schaltungen, aber ich habe den Schaltplan einfach gehalten, um allgemeiner zu sein.

Antworten (1)

Durch Erhöhen von Rin wird Ihre Bandbreite reduziert - die Aufteilung des Stroms erfolgt zwischen Rin und Cd. Sie haben Recht damit, dass es die Stabilität verbessert.

Um eine gute Leistung zu erzielen, würde ich empfehlen, das Buch von Phil Hobbs zu lesen. Auf seiner Website können Sie mehr erfahren. ( http://electrooptical.net

Sehr hilfreich ist auch das Buch von Jerald Graeme Photodiode Amplifiers .

Warum wird meine Bandbreite reduziert, wenn der 1/(Rin Cd)-Pol eine höhere Frequenz hat als mein 1/(Rf Cf)-Pol? Die Impedanz von Rin ist viel kleiner als Cd, bis die Transimpedanzverstärkung abfällt.
Ich wünschte, Jerald Graeme hätte einen besseren Editor für Photodiodenverstärker . Es passt nicht zu seinen Büchern mit Burr Brown.
Transimpedanzverstärker mit dekompensiertem Operationsverstärker
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