ZHCSII6D July   2018  – May 2025 OPA855

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2. 1 特性
  3. 2 应用
  4. 3 说明
  5. 4 器件比较表
  6. 5 引脚配置和功能
  7. 6 规格
    1. 6.1 绝对最大额定值
    2. 6.2 ESD 等级
    3. 6.3 建议运行条件
    4. 6.4 热性能信息
    5. 6.5 电气特性
    6. 6.6 典型特性
  8. 7 参数测量信息
  9. 8 详细说明
    1. 8.1 概述
    2. 8.2 功能方框图
    3. 8.3 特性说明
      1. 8.3.1 输入和 ESD 保护
      2. 8.3.2 反馈引脚
      3. 8.3.3 宽增益带宽积
      4. 8.3.4 压摆率与输出级之间的关系
    4. 8.4 器件功能模式
      1. 8.4.1 分立式电源和单电源供电
      2. 8.4.2 断电模式
  10. 9 应用和实施
    1. 9.1 应用信息
    2. 9.2 典型应用
      1. 9.2.1 光学前端系统中的 TIA
        1. 9.2.1.1 设计要求
        2. 9.2.1.2 详细设计过程
        3. 9.2.1.3 应用曲线
      2. 9.2.2 光学传感器接口
        1. 9.2.2.1 设计要求
        2. 9.2.2.2 详细设计过程
        3. 9.2.2.3 应用曲线
    3. 9.3 电源相关建议
    4. 9.4 布局
      1. 9.4.1 布局指南
      2. 9.4.2 布局示例
  11. 10器件和文档支持
    1. 10.1 器件支持
      1. 10.1.1 开发支持
    2. 10.2 文档支持
      1. 10.2.1 相关文档
    3. 10.3 接收文档更新通知
    4. 10.4 支持资源
    5. 10.5 商标
    6. 10.6 静电放电警告
    7. 10.7 术语表
  12. 11修订历史记录
  13. 12机械、封装和可订购信息

9.2.1.2 详细设计过程

跨阻放大器的闭环带宽是以下函数：

  1. 总输入电容 (CIN)。该总电容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 中的任何杂散电容。
  2. 运算放大器增益带宽积 (GBWP)。
  3. 跨阻增益 (RF)。

图 9-1显示了OPA855配置为 TIA，其中雪崩光电二极管 (APD) 反向偏置，因此 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。为了尽可能地增加反向的输出摆幅，OPA855共模电压设置为接近正限值；仅比正电源轨高 1.2V。反馈电阻 (RF) 和输入电容 (CIN) 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跨阻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。

参考应用报告和博文中的公式和计算器用于对配置为 TIA 的带宽 (f–3dB) 和噪声 (IRN) 性能OPA855进行建模。图 9-2和图 9-3中显示了实现的性能。左侧 Y 轴显示了闭环带宽性能，而右侧图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显示了当 RF = 6kΩ 和 12kΩ 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，请确保减少 PCB 中的任何杂散寄生电容。OPA855设计为具有 0.8pF 的总输入电容，以尽可能地降低杂散电容对系统性能的影响。图 9-3显示了当 CPD = 1.5pF 和 2.5pF 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。由于OPA855是双极输入放大器，因此增大反馈电阻会增加由偏置电流引起的电压偏移，并且由于放大器电流噪声产生的噪声成分增加，总输出噪声也会增加。

配置为单位增益缓冲器的 OPA859-Q1 将 3.25V 的直流失调电压驱动到 THS4520 的下半部分。为了更大限度地提高 ADC 的动态范围，OPA855-Q1 和 OPA859-Q1 分别将 3.8V 和 3.25V 的差分共模驱动到 THS4520 中。缓冲放大器的直流失调电压可以使用方程式 1推导出。

方程式 1. V B U F _ D C   =   V T I A _ C M   –   ( 1 2   ×   V A D C _ D I F F _ I N ( R F R G ) )

其中

  • VTIA_CM 是 TIA 的共模电压 (3.8V)
  • VADC_DIFF_IN 是 ADC 的差分输入电压范围 (1.1VPP)
  • RF 和 RG 是 THS4520 差分放大器的反馈电阻 (499Ω) 和增益电阻 (499Ω)

THS4520 和 ADC54J64 之间的低通滤波器可更大限度地降低高频噪声并更大限度地提高 SNR。ADC54J64 配有一个内部缓冲器。该缓冲器将 THS4520 的输出与 ADC 采样电容器输入隔离，因此不需要传统的电荷桶滤波器。