ZHCSIQ9A September   2018  – May 2025 OPA859

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
      5. 8.3.5 电流噪声
    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
    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

OPA859满足对宽带和低噪声光电二极管放大器日益增多的需求。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显示的是OPA859配置为跨阻放大器 (TIA)，其中雪崩光电二极管 (APD) 反向偏置，以便 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。为了尽可能提高反向输出摆幅，OPA859的共模电压设置为接近正限值；仅与正电源轨相差1.5V。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OPA859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 = 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，请确保减少 PCB 中的任何杂散寄生电容。OPA859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 = 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。

OPA859配置为单位增益缓冲器，可将 2.95V 的直流失调电压驱动到 THS4520 的下半部分。为了更大限度地扩大 ADC 的动态范围，两个 OPA859 放大器可将 3.5V 和 2.95V 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 (3.5V)
  • 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。