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OPA657: TIA 闭环带宽, 滤波器,设计合理性

avatar Follin Ju 提问时间: 2023-10-20 10:45:09 / 已解决
Part Number: OPA657
Other Parts Discussed in Thread: OPA656, OPA855

Hi All,

当前设计想放大几十nA到几uA的APD电流,带宽1MHz以上,

TIA级如下:

有如下问题:

1,带宽

OPA657 GBP 2300MHz >> OPA656 220MHz,

但在同样的条件下 (Rf = 1Mohm, Cf = 0.2pF) ,

对比OPA657和OPA656带宽反而是OPA656大,是寄生电容不同的差异吗?

右边为OPA657

2. 在仿真噪声的时候,为了提高增益,增加反馈电阻Rf (同时为了不减小带宽,将Cf减小), 噪声明显增加。对比信号增加的幅度,SNR并没有明显提高。

仿真结果在TIA输出端噪声(total)为2.53mV, TIA输出用RC一阶可以降到1.9mV, 用二阶Sallen-Key 可以降到1.27mV, 可以稍微提高信噪比,但是没看到有设计是加二阶有源滤波器的,是有什么不合理的地方吗?

       

3. 目前结构是OPA657+ Sallen-key滤波+单端转查分驱动ADC。对于几十nA到几uA的APD电流,带宽1MHz以上这样的设计需求有没有更合理的,SNR更高的方案?

谢谢!


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3个回答
  • avatar Kailyn Chen
    回答时间: 2023-10-20 11:13:54

    您好,

    1.  跨阻运放-3dB的带宽计算公式如下:可以看到,同样的Rf的条件下,不同的GBP,不同的寄生电容,计算出来的-3dB带带宽是不同的, 另外OPA657的GBP为1600Mhz。

    https://www.ti.com.cn/cn/lit/ds/symlink/opa657.pdf

    我这里附上一篇关于跨阻运放应用手册,也是针对APD或者其他微电流放大的应用,为了保证运放稳定工作之外,除了加Cf进行补偿,并且达到最宽的2阶butterworth频响,Cf的取值如下:

    5811.跨阻放大应用指南.pdf

    另外,关于您提到的很少使用二阶进行滤波的问题,确实是阶数越高滤波效果也会更好,但是实际会考虑到板子空间,成本等问题,所以我们通常看到合理的Cf补偿,合理的选择好器件,一般只使用一阶滤波,另外我想您这边可以考虑较高增益的跨阻运放OPA855

    参考这篇“使用跨阻运放来最大化动态范围的模拟前端”应用手册,基本上针对APD的应用,希望对您有所帮助:

    https://www.ti.com/lit/an/slyt773/slyt773.pdf

  • avatar Follin Ju
    回答时间: 2023-10-20 11:41:33

    好的 收到 我会再看下 ,谢谢

  • avatar Kailyn Chen
    回答时间: 2023-10-20 12:02:36

    不客气,那我暂时先把这个帖子关闭,后续有什么问题,您可以直接在这里跟进,或者建立新的帖子都是可以的。

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