高速低噪声跨阻放大器(TIA)稳定性示例
我们以一个跨阻放大器(TIA)为例,通过分析其稳定性来阐述我们将要推荐的技术。TIA广泛应用在工业领域和消费领域,例如LIDAR(光探测和测距)、条形码扫描仪、工厂自动化等。设计工程师遇到的挑战是,在不会造成衰减和老化的情况下,如何最大化信噪比(SNR),以及如何获得足够的速度/带宽来传递所需的信号。图2为采用了LMH6629的放大器示意图,这款超高速(GBWP=4GHz)低噪声(0.69nV/RtHz)器件具有+10V/V的最小稳定增益(COMP引脚连至VCC)的。LMH6629的补偿(COMP)输入可以连至VEE,从而进一步将最小稳定增益降低到4V/V。
为获得最大的转换速率和带宽(小信号和大信号),在这个例子中,COMP引脚被连接到VCC。可获得的带宽与放大器GBWP直接相关,与跨阻增益(RF)和光电二极管内的寄生电容成反比。确定一个给定放大器所使用的反馈电阻(RF)有一个简单方便的办法:在使用了LMH6629的情况下,总等效输入电流噪声密度“ini”与RF的关系如图1中曲线所示。图中的“in”是LMH6629的输入噪声电流,“en”是LMH6629的输入噪声电压,“k”是波尔兹曼常数,而“T”是用℃表示的绝对温度。
由图1可知,对于LMH6629而言,将RF设定为10k?确保了最小的总等效输入电流噪声密度ini,由此也可以得到最高的SNR。RF的进一步增加会降低可获取的最大速度,而SNR不会得到明显改善。
是什么使得一个看起来很简单的电路的稳定性分析变得如此复杂呢?主要原因就是寄生元件的影响。在图2的电路中,几乎没有迹象表明这个电路会是不稳定的,图中所示的寄生元件“CD”是光电二极管固有电容,其实际大小由光电二极管的面积和灵敏度来决定。R2用于消除LMH6629的输入偏置电流产生的偏移误差,同时C2消除了R2的噪声。
高速低噪声跨阻放大器(TIA)稳定性示例
我们以一个跨阻放大器(TIA)为例,通过分析其稳定性来阐述我们将要推荐的技术。TIA广泛应用在工业领域和消费领域,例如LIDAR(光探测和测距)、条形码扫描仪、工厂自动化等。设计工程师遇到的挑战是,在不会造成衰减和老化的情况下,如何最大化信噪比(SNR),以及如何获得足够的速度/带宽来传递所需的信号。图2为采用了LMH6629的放大器示意图,这款超高速(GBWP=4GHz)低噪声(0.69nV/RtHz)器件具有+10V/V的最小稳定增益(COMP引脚连至VCC)的。LMH6629的补偿(COMP)输入可以连至VEE,从而进一步将最小稳定增益降低到4V/V。
为获得最大的转换速率和带宽(小信号和大信号),在这个例子中,COMP引脚被连接到VCC。可获得的带宽与放大器GBWP直接相关,与跨阻增益(RF)和光电二极管内的寄生电容成反比。确定一个给定放大器所使用的反馈电阻(RF)有一个简单方便的办法:在使用了LMH6629的情况下,总等效输入电流噪声密度“ini”与RF的关系如图1中曲线所示。图中的“in”是LMH6629的输入噪声电流,“en”是LMH6629的输入噪声电压,“k”是波尔兹曼常数,而“T”是用℃表示的绝对温度。
由图1可知,对于LMH6629而言,将RF设定为10k?确保了最小的总等效输入电流噪声密度ini,由此也可以得到最高的SNR。RF的进一步增加会降低可获取的最大速度,而SNR不会得到明显改善。
是什么使得一个看起来很简单的电路的稳定性分析变得如此复杂呢?主要原因就是寄生元件的影响。在图2的电路中,几乎没有迹象表明这个电路会是不稳定的,图中所示的寄生元件“CD”是光电二极管固有电容,其实际大小由光电二极管的面积和灵敏度来决定。R2用于消除LMH6629的输入偏置电流产生的偏移误差,同时C2消除了R2的噪声。
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