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TIA基础知识第2部分:信号频率响应

   日期:2019-11-26     浏览:0    
核心提示:在我之前关于直流互阻放大器的博客《互阻抗放大器的基础知识》中,我们开始了一个了解此简单电路的良好开端。最终,在接下来的三
 在我之前关于直流互阻放大器的博客《互阻抗放大器的基础知识》中,我们开始了一个了解此简单电路的良好开端。最终,在接下来的三个博客的结尾,将提供有关跨阻放大器(TIA)电路稳定性的见解。在这一点上,是时候弄脏我们的手,并深入研究交流响应了。

从核心开始

图1显示了一个标准的高精度TIA电路,其中使用低皮安输入偏置电流和mV输入失调电压放大器在光电二极管(PD)两端施加零电压。

图1.标准高精度

为了精确起见,图1的放大器具有超低的输入偏置电流和失调电压。为了降低电流误差,使其低于最小I PD,指定的MAX9613输入偏置电流为1pA(典型值)。为了使光电二极管的响应尽可能地保持线性,MAX9613的失调电压为150mV(最大值)的超低电压。

加上周围的实际电容和寄生电容,该TIA可能会变得不稳定。但希望您将从本博客系列中获得新的设计专业知识,从而能够设计出这种不愉快的状况。

在图1中,信号增益等于反馈网络和光电二极管的寄生电阻的总和。信号增益公式(公式1)为:

 

            V OUT / I PD ≈(R ˚F ||Ç ˚F)等式 1个

在等式1中,如果假定为C ˚F是开路此跨阻电路的所估计的DC增益为R ˚F

对公式1的进一步检查得出极点频率(公式2)等于:

            ƒ P = 1 /(2个P - [R ˚F XÇ ˚F)等式 2

信号频率响应在较高频率下在R F和f P表现出DC响应(图2)。

图2. TIA信号频率响应。

在图2中,信号在放大器的反相侧获得。TIA的DC增益等于V OUT / I PD便利地,这个增益等于反馈电阻,R ˚F随着频率的增加,增益保持稳定,直到达到拐角频率为止,此时R F和C F形成低通滤波器。 

这就是TIA信号响应的故事,但是我们仍然没有谈论AC域中的稳定性或电路振铃。图1有两个基本区域,我们将使用它们来进一步阐明AC稳定性响应:

1)运算放大器电路,其中将包括所有运算放大器寄生效应。

2)光电二极管,具有所有的光电二极管寄生效应。

 

这两个区域中的组件,寄生电容和电阻将勾勒出阶跃响应特性。在我们即将进行的评估中,我们将发现放大器和光电二极管的寄生电容如何对电路的稳定性产生重大影响。

 
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