15MHz光电二极管PCB,需要反馈


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我已经开发了2层15MHz光电二极管放大器板。第一级是使用AD8065的跨阻放大器。第二阶段使用电流反馈放大器THS3091。电源是通过半稳压电源从板外馈入+/- 12V电压到J2,然后使用一些LDO将其“纯净”。 在此处输入图片说明

使用Ad8065数据表中的公式,使用所示的反馈环路,我应该至少能够获得15MHz的带宽。PCB:

在此处输入图片说明

我在此PCB上做了一些不寻常的事情,并且我有一些疑问。

1)我已按照数据表的建议切除了接地平面;这些运算放大器的高阻抗输入节点特别容易受到杂散电容的影响。从TI可以找到类似的设计,在TI那里,他们还从运算放大器的输入节点切开了地。这似乎也是电流反馈型运算放大器的标准做法,因此我对THS3091做了同样的削减。

请注意,我已经切开地面,以使地面不会产生“环路”。这是正确的吗?用电容器缝制它们是否明智?

2)我在TIA的反相输入周围添加了保护走线,以保护它免受杂散表面电流的影响。之所以这样做,是因为我的光电二极管的短路电流为1uA,所以我认为我将在10-100nA的水平上使用它。由于我使用的是OSH停车库,因此必须手动去除其上的阻焊层,但这还好吗?

3)我不确定R7是否应该在那里(我从同事那里继承了此设计的一部分)。R4 / R9平衡了公认的最小输入偏置电流,但我完全不知道R7在做什么。这似乎是为了阻抗匹配,但是这里的走线是如此之短,我认为这并不重要吗?

4)关于没有指定值的C3和C4,我认为这些值应等于运算放大器的-输入上看到的电容?再次是我继承的东西。否则设计对我来说很有意义。

对设计和PCB的任何反馈将不胜感激!!

编辑:还有一件事,我对旁路电容器的放置有些武断;布线时,我并没有真正跟踪哪个电容器是哪个。我计划将最小的旁路电容放置在最靠近芯片的位置。


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关于#2:您不必手动执行此操作。要去除走线上方的阻焊层,您只需在走线上方直接在PCB设计中的阻焊层上放置一个特征。如何执行此操作取决于所使用的程序。但是,无论您使用OSHPark还是其他任何董事会,都应该相同。
bitsmack '16

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如果您使用的PCB软件可以做到,那么可能值得关注的是删除这些迹线。这将简化从粗线到细线的过渡。另外,不知道U3是什么,但痕迹的一个突然变得相当薄,达到引脚1之前
汤姆·卡彭特

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在常见的问题尝试海洋中,+ 1是一个不错的问题。并且请听bitsmak的介绍,无需手动去除阻焊层,最糟糕的选择是手动编辑gerber,这比手动刮除sr好得多
Vladimir Cravero

确保您的电源在负载下具有足够的净空,以覆盖所有预期的电压降。一些伏特会很好。另外,我将允许接地层在IC下方穿过以保持两侧连接,否则,您将需要从一侧到另一侧进行坚固的电线连接,将它们隔离将防止使用公共接地参考。
KalleMP '16

@KalleMP地面以连续连接的方式连接在顶部,但我在此处剪切了图像。它们也连接在J1上,J1是一种BNC连接器,其作用类似于电线(连接器的底部在顶部可见一半)。我猜想阻抗不会像完成时那样完美,但是我被告知要避免接地平面环路-因为任何感应EMF都与环路面积成正比。
Paul L

Answers:


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我的第一个想法是,您可以完全摆脱R7,R9,C3和C4。为了天堂,您的运算放大器具有1 pA的偏置电流。由偏置电流和反馈电阻产生的输入失调量约为25 nV。

但是,我非常怀疑您能否获得所需的响应。您只是在谈论15 MHz处的5的过量增益,这远远不够。将电路建模为具有2 pF的输入电容,可以使用2.5 k的反馈电阻获得15 MHz的性能,但是它对反馈电容的值非常敏感,这绝不是一个好兆头。

在PD上放一个保护环似乎很浪费时间,因为您显然不是在极低的电流下工作,并且确实会增加输入电容。


@PaulL-我想我弄错了。交叉频率仅为65 MHz。我指的是5:1的比例。
WhatRoughBeast

谢谢!我意识到在较小的偏置电流下,这些措施可能是极端的。我将移除保护环,但是由于额外的电阻器和电容使我所使用的体积的成本微不足道,因此我将其保留下来(以后可能会使用其他TIA运算放大器)。我不确定“ 15 MHz处的5的额外增益”是什么意思。根据数据表,对于45度相位裕度,带宽为Sqrt [1 /(2 * piRfCi),假设4pF给出的带宽为15MHz ...是的,这是裕度。任何多余的电容都可能使该数字偏离轨道。您对更快的TIA有什么建议吗?
Paul L

刚刚看到您的评论...我想我认为交叉频率是3db @ 145MHz?您从哪里获得75MHz?
Paul L

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