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跨阻放大器的信號頻率響應(yīng)

發(fā)布時間:2022-12-05 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】在關(guān)于直流跨阻放大器的《跨阻放大器的基礎(chǔ)知識》中,我們開始了理解這個簡單電路的良好開端。最后,在接下來的三篇博客結(jié)束時,將提供有關(guān)跨阻放大器(TIA)電路穩(wěn)定性的見解。在這一點上,是時候弄臟我們的手并深入研究AC響應(yīng)了。


在關(guān)于直流跨阻放大器的《跨阻放大器的基礎(chǔ)知識》中,我們開始了理解這個簡單電路的良好開端。最后,在接下來的三篇博客結(jié)束時,將提供有關(guān)跨阻放大器(TIA)電路穩(wěn)定性的見解。在這一點上,是時候弄臟我們的手并深入研究AC響應(yīng)了。


從核心開始


圖1所示為標(biāo)準(zhǔn)高精度TIA電路,采用低皮安輸入偏置電流和mV輸入失調(diào)電壓放大器,光電二極管(PD)兩端的電壓為零。


跨阻放大器的信號頻率響應(yīng)

圖1.標(biāo)準(zhǔn)高精度


為了提高精度,圖1的放大器具有超低輸入偏置電流和失調(diào)電壓。通過低于最小值 I 來減少電流誤差帕金森,MAX9613的額定輸入偏置電流為1pA (典型值)。為了在光電二極管響應(yīng)下保持盡可能好的線性度,MAX9613失調(diào)電壓為150mV (最大值)超低。


由于周圍的實際電容和寄生電容,該TIA有可能不穩(wěn)定。但希望通過您從本博客系列中獲得的新設(shè)計專業(yè)知識,您將能夠設(shè)計出這種令人不快的情況。


在圖1中,信號增益等于反饋網(wǎng)絡(luò)和光電二極管寄生電阻之和。信號增益公式(公式1)為:


V外/我帕金森≈ (RF||CF) 等式 1


在公式 1 中,如果假設(shè) CF為開路,該跨阻電路的估計直流增益為RF.


進(jìn)一步檢查公式1得出的極點頻率(公式2)等于:


?P = 1 / (2 p RF x CF) 等式 2


信號頻率響應(yīng)在R處表現(xiàn)出直流響應(yīng)F和 fP頻率較高(圖2)。


跨阻放大器的信號頻率響應(yīng)

圖2.TIA 信號頻率響應(yīng)。


在圖2中,信號是在放大器的反相側(cè)獲得的。TIA 的直流增益等于 V外/我帕金森。方便的是,該增益等于反饋電阻RF.隨著頻率的增加,增益保持穩(wěn)定,直到轉(zhuǎn)折頻率達(dá)到,其中RF和 CF形成低通濾波器。


這就是TIA信號響應(yīng)的故事,但我們?nèi)匀粵]有討論交流域中的穩(wěn)定性或電路振鈴。圖1有兩個基本區(qū)域,我們將使用它們來進(jìn)一步闡明交流穩(wěn)定性響應(yīng):


1) 運算放大器電路,包括所有運算放大器寄生效應(yīng)。

2)光電二極管,具有所有光電二極管寄生效應(yīng)。


這兩個區(qū)域的元件、寄生電容和電阻將構(gòu)成階躍響應(yīng)特性。在即將進(jìn)行的評估中,我們將了解放大器和光電二極管寄生電容如何對電路的穩(wěn)定性產(chǎn)生重大影響。

(來源:中電網(wǎng),作者:Bonnie Baker)


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