上图为TINA仿真中的例子:路径EXAMPLES\Transimpedance\100MHz Photodiode Amplifier
根据上图,Cd = 5pF为光电二极管并联电容,R1=10k为反馈电阻,C1=250fF为反馈电容,带宽可做到120MHz。
但是这与 “What you need to know about transimpedance amplifiers”中关于跨阻放大器带宽和反馈电容的计算相矛盾,计算公式如下:
OPA657的参数截图如下:
此处存在第二个疑问,GBP的取值,请问时取约1GHz(左图中AOL Magnitude 0dB对应的频率点)还是取右图中的1.6GHz?此处暂取大值1.6GHz。
Ctot = Cd+Cdiff+Ccm,其中Cd为光电二极管的等效电容,此处取5pF,Cdiff和Ccm为运放输入端的差模和共模电容,如下图,分别为0.7pF和4.5pF,则总输入端电容Ctot = 10.2 pF
此时,若按照仿真实例中取值,反馈电阻RF取10k,则可实现的带宽f-3dB和反馈电容CF,根据公式2计算或根据“0508.TIA_Calculator.xlsx”计算可得,f-3dB = 49.98MHz,CF = 0.451pF。如下图:
根据理论计算,若输入端10.2pF电容时,要实现100MHz带宽、 10kΩ的反馈电阻增益, 运放的GBP至少需满足6.4GHz。与仿真中取值不一致。我们将Calculator I的反馈电容值代入:仿真结果如下:
可见,仿真带宽确实在理论带宽50MHz附近,但相位冗余为(-58+180)约为120度,并非理论的64度。
想请问专家,我的仿真和理论计算的不对应,原因在哪里?如何可以提高仿真和实测的一致性。
大部分情况我们都会基于手册给出的参数进行理论计算,但如上面所描述,当增益带宽积GBP存在疑问时,应该信任图表还是文字说明。
谢谢