如何微調(diào)反饋相位補(bǔ)償電容器的選擇

跨阻放大器 （TIA） 被廣泛用于將傳感器的電流輸出（如光電二極管）轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，因?yàn)樵S多電路和儀器只能接受電壓輸入。具有從輸出到反相輸入的反饋電阻的運(yùn)算放大器是此類 TIA 的最直接實(shí)現(xiàn)方式。然而，即使是這種簡(jiǎn)單的 TIA 電路也需要在噪聲增益、失調(diào)電壓、帶寬和穩(wěn)定性之間進(jìn)行仔細(xì)權(quán)衡。顯然，TIA 中的穩(wěn)定性對(duì)于良好、可靠的性能至關(guān)重要。本應(yīng)用筆記解釋了用于評(píng)估穩(wěn)定性的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算，然后展示了如何微調(diào)反饋相位補(bǔ)償電容器的選擇。

劇烈震蕩：為什么會(huì)發(fā)生？

圖 1 到圖 3 顯示了一些基本的 TIA 電路。圖 1 廣泛用于雙電源系統(tǒng)。圖 2 是針對(duì)單電源應(yīng)用對(duì)該電路進(jìn)行的微小修改。由 R1 和 R2 形成的電阻分壓器可確保在只有很小的暗電流流經(jīng)光電二極管的無光條件下，運(yùn)算放大器的輸出節(jié)點(diǎn)高于輸出電壓低規(guī)范。通過確保運(yùn)算放大器的輸出級(jí)在線性區(qū)域內(nèi)工作，該偏移改善了弱光條件下的光電檢測(cè)和響應(yīng)速度。但是，必須注意保持 IN+ 引腳上的偏置電壓很小。否則，光電二極管中的反向泄漏電流會(huì)降低線性度并增加溫度范圍內(nèi)的失調(diào)漂移。在某些應(yīng)用中，使用圖 3 中的電路，其中光電二極管直接放置在運(yùn)算放大器的輸入端子上。該電路避免了光電二極管上的反向偏置，盡管它需要一個(gè)緩沖參考。參考電壓必須足夠快以吸收應(yīng)用所需的光電二極管電流。這反過來又意味著放大器 A1 必須與放大器 A2 一樣快。

基本 TIA 電路（雙電源）。

圖 1 的基本 TIA 電路針對(duì)單電源進(jìn)行了修改。

圖 2 的基本 TIA 電路針對(duì)單電源進(jìn)行了修改。

與任何帶反饋的運(yùn)算放大器電路一樣，上述每個(gè)電路都可以分為一個(gè)具有開環(huán)增益 AVOL 的放大器，以及一個(gè)由電阻和光電二極管組成的反饋網(wǎng)絡(luò)。圖 4 顯示了圖 1 至圖 3 中光電二極管的等效電路。1 對(duì)于大多數(shù)光電二極管，RSERIES = 0 和 RSHUNT = Infinity 是一個(gè)合理的近似值。因此，簡(jiǎn)化模型簡(jiǎn)化為與結(jié)電容并聯(lián)的短路電流源。這個(gè)簡(jiǎn)化的光電二極管模型將用于后續(xù)的穩(wěn)定性分析。

編輯：hfy