光电接收的TIA设计

news2024/10/1 5:29:39
  1. APD的光电接收电路如下图所示,APD的光电流较SiPM是小很多的,所以需要TIA来做跨阻放大,一般RF电阻要5k到10k左右,光电流一般也就几十uA,这个跨阻放大主要是对Cf大小的选择,Cf的选择主要考虑下面的两点。

  1. 从放大器的稳定性考虑Cf的选择

上图中Ccm电容为放大器的共模电容,Cdiff为差模电容,Cd为光电接收的寄生电容,当我们没有加补偿电容Cf时的噪声增益曲线如下图所示。

放大器的总输入电容Cs与Rf构成了一个零点,导致在1/β上产生零点,就是在Aol*β上产生了极点,从闭合的速度来看,Fcl=-20dB-20dB =-40dB,-40dB的闭合速度肯定是不稳定的。

因为输入的电容都是不可避免的,所以只能通过在1/β上增加一个极点来做补偿,那么可以在反馈上增加Cf电容,Cf电容的选择可以根据下面的方式计算。

 上面已经推出fp=1 / (2*pi*Rf*Cf) = √GBP/(4*pi*Rf*Cs) ,这里变成4*pi*Rf*Cs是因为乘了一个玻尔兹曼常数。

 得到:Cf >= √Cs/(pi*GBP*Rf)

2、Decompensated类型放大器的Cf选择

Decompensated 放大器指的是非单位增益稳定的放大器,这种放大器的最小增益都不是1,比如OPA855的最小增益就是7V/V,增益补偿的放大器和普通放大器的比较如下图所示:

所以噪声的增益也要满足这个最小增益,也就是

Gain= 1 + Cs/Cf,当最小增益为7V/V时,1 + Cs/Cf > 7

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