ZHCSI18B April 2018 – May 2025 OPA858
PRODUCTION DATA
9.1.1 使用OPA858作为跨阻放大器
此OPA858设计已经过优化，可满足业内对宽带和低噪声光电二极管放大器日益增长的需求。跨阻放大器的闭环带宽是以下函数：
- 总输入电容。这包括光电二极管电容、放大器的输入电容（共模和差模电容）以及 PCB 的任何杂散电容。
- 运算放大器增益带宽积 (GBWP)。
- 跨阻增益 RF。
图 9-1显示了OPA858配置为 TIA，具有雪崩光电二极管 (APD) 反向偏置，使 APD 阴极连接到较大的正偏置电压。在此配置中，APD 向运算放大器反馈环路输送电流，以便输出在相对于输入共模电压反向进行摆动。为了最大限度地增加反向的输出摆幅，OPA858将共模设置为接近正限值（与正电源轨相差1.6V）。
图 9-1 跨阻放大器电路反馈电阻 RF 和输入电容在噪声增益中产生零点，如果不进行校验，则会导致不稳定。为了抵消零点的影响，通过添加反馈电容器 (CF)，在噪声增益传输功能中插入一个极点。高速放大器跨阻注意事项应用报告讨论了理论和公式，展示了如何针对特定增益和输入电容补偿跨阻放大器。Excel® 计算器提供了应用报告中的带宽和补偿公式。跨阻放大器须知 – 第 1 部分中提供了指向该计算器的链接。
上述应用报告和博客文章中的公式和计算器用于对OPA858配置为 TIA 的带宽 (f-3dB) 和噪声 (IRN) 性能进行建模。图 9-2和图 9-3中显示了实现的性能。图的左侧 Y 轴显示了闭环带宽性能，而图纸右侧轴显示了以输入为基准的积分噪声。在固定的 RF 和 CPD 中，用于计算 IRN 的噪声带宽设置为等于 f–3dB 频率。
图 9-2 带宽和噪声性能与光电二极管电容间的关系
图 9-3 带宽和噪声性能与反馈电阻间的关系图 9-2显示了当 RF = 10kΩ 和 20kΩ 时，放大器性能是光电二极管电容 (CPD) 的函数。增加 CPD 会降低闭环带宽。为了更大限度地提高带宽，应减少 PCB 中的任何杂散寄生电容。OPA858设计为具有 0.8pF 的总输入电容，以便尽可能降低对系统性能的影响。
图 9-3显示了当 CPD = 1pF 和 2pF 时，放大器性能是 RF 的函数。增加 RF 会降低带宽。为了在光学前端系统中更大限度地提高信噪比 (SNR)，请更大限度地提高 TIA 级中的增益。将 RF 增大 X 倍会使信号电平增加 X 倍，但只会使电阻器的噪声成分增加 √X，从而提高 SNR。