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跨阻放大器的信號(hào)頻率響應(yīng)

發(fā)布時(shí)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(shí)》中,我們開(kāi)始了理解這個(gè)簡(jiǎn)單電路的良好開(kāi)端。最后,在接下來(lái)的三篇博客結(jié)束時(shí),將提供有關(guān)跨阻放大器(TIA)電路穩(wěn)定性的見(jiàn)解。在這一點(diǎn)上,是時(shí)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(shí)》中,我們開(kāi)始了理解這個(gè)簡(jiǎn)單電路的良好開(kāi)端。最后,在接下來(lái)的三篇博客結(jié)束時(shí),將提供有關(guān)跨阻放大器(TIA)電路穩(wěn)定性的見(jiàn)解。在這一點(diǎn)上,是時(shí)候弄臟我們的手并深入研究AC響應(yīng)了。


從核心開(kāi)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(hào)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(guò)低于最小值 I 來(lái)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(shí)際電容和寄生電容,該TIA有可能不穩(wěn)定。但希望通過(guò)您從本博客系列中獲得的新設(shè)計(jì)專業(yè)知識(shí),您將能夠設(shè)計(jì)出這種令人不快的情況。


在圖1中,信號(hào)增益等于反饋網(wǎng)絡(luò)和光電二極管寄生電阻之和。信號(hào)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(kāi)路,該跨阻電路的估計(jì)直流增益為RF.


進(jìn)一步檢查公式1得出的極點(diǎn)頻率(公式2)等于:


?P = 1 / (2 p RF x CF) 等式 2


信號(hào)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(hào)頻率響應(yīng)

圖2.TIA 信號(hào)頻率響應(yīng)。


在圖2中,信號(hào)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(hào)響應(yīng)的故事,但我們?nèi)匀粵](méi)有討論交流域中的穩(wěn)定性或電路振鈴。圖1有兩個(gè)基本區(qū)域,我們將使用它們來(lái)進(jìn)一步闡明交流穩(wěn)定性響應(yīng):


1) 運(yùn)算放大器電路,包括所有運(yùn)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(gè)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(píng)估中,我們將了解放大器和光電二極管寄生電容如何對(duì)電路的穩(wěn)定性產(chǎn)生重大影響。

(來(lái)源:中電網(wǎng),作者:Bonnie Baker)


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