Photodiode PCB 15 MHz, yêu cầu phản hồi


8

Tôi đã phát triển một bảng khuếch đại photodiode 2 lớp 15 MHz. Giai đoạn đầu tiên là một bộ khuếch đại transimpedance sử dụng AD8065. Giai đoạn thứ hai là sử dụng bộ khuếch đại phản hồi hiện tại, THS3091. Nguồn là +/- 12V được cung cấp ngoài bảng mạch, vào J2, từ một nguồn bán quy định, sau đó được tạo ra 'tinh khiết' bằng cách sử dụng một số LDO. nhập mô tả hình ảnh ở đây

Sử dụng công thức từ biểu dữ liệu Ad8065, tôi sẽ có thể nhận được ít nhất 15 băng thông bằng cách sử dụng vòng phản hồi được hiển thị. PCB:

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Tôi đã làm một vài điều khác thường với PCB này và tôi có một số câu hỏi;

1) Tôi đã cắt mặt phẳng mặt đất theo gợi ý của biểu dữ liệu; các nút đầu vào có trở kháng cao của các op-amps này đặc biệt dễ bị ảnh hưởng bởi điện dung đi lạc. Một thiết kế tương tự có thể được tìm thấy từ TI, nơi chúng cũng cắt mặt đất ra khỏi các nút đầu vào của op-amp. Đây dường như cũng là thông lệ tiêu chuẩn với các op-amps phản hồi hiện tại, vì vậy tôi đã thực hiện cắt tương tự cho THS3091.

Lưu ý rằng tôi đã cắt mặt đất sao cho không có "vòng lặp" được tạo bởi mặt phẳng mặt đất. Điều này có đúng không? Nó sẽ là khôn ngoan để khâu chúng với một tụ điện?

2) Tôi đã thêm một dấu vết bảo vệ xung quanh đầu vào đảo ngược của TIA để bảo vệ nó khỏi dòng chảy bề mặt đi lạc. Tôi đã làm điều này bởi vì dòng ngắn mạch của photodiode của tôi là 1uA, vì vậy tôi cho rằng tôi sẽ sử dụng nó ở mức 10-100nA. Vì tôi đang sử dụng OSH-park, tôi sẽ phải tự gỡ bỏ mặt nạ hàn trên nó, nhưng điều đó có ổn không?

3) Tôi không chắc chắn rằng R7 nên ở đó (Tôi đã thừa hưởng một phần của thiết kế này từ một đồng nghiệp). R4 / R9 cân bằng dòng điện thiên vị đầu vào tối thiểu được thừa nhận, nhưng tôi không biết R7 đang làm gì cả. Nó dường như là để kết hợp trở kháng, nhưng dấu vết ở đây quá ngắn Tôi không nghĩ nó có vấn đề?

4) Liên quan đến C3 và C4, không có giá trị được chỉ định, tôi nghĩ những giá trị này phải bằng với điện dung nhìn thấy trên - đầu vào của op-amp? Một lần nữa một cái gì đó tôi đã thừa hưởng .. Nếu không thì thiết kế có ý nghĩa với tôi.

Bất kỳ phản hồi về thiết kế và PCB sẽ được đánh giá cao !!

Chỉnh sửa: một điều nữa, vị trí của tụ điện bypass có phần tùy ý; Khi định tuyến tôi không thực sự theo dõi tụ điện nào. Tôi đang lên kế hoạch đặt các nắp bypass nhỏ nhất gần chip nhất.


2
Về # 2: Bạn không cần phải làm điều này bằng tay. Để loại bỏ mặt nạ hàn trên dấu vết, bạn chỉ cần đặt một tính năng trên lớp sellermask trong thiết kế PCB của bạn, trực tiếp trên dấu vết. Cách bạn làm điều này phụ thuộc vào chương trình bạn đang sử dụng. Nhưng nó sẽ giống nhau cho dù bạn sử dụng OSHPark hay bất kỳ nhà hội đồng quản trị nào khác.
bitsmack

1
Có thể đáng để xem xét xé các dấu vết nếu phần mềm PCB bạn sử dụng có thể làm điều đó. Điều này sẽ dễ dàng chuyển từ dấu vết dày sang mỏng. Ngoài ra, không chắc U3 là gì, nhưng một trong những dấu vết đột nhiên trở nên khá mỏng ngay trước khi nó chạm tới pin 1.
Tom Carpenter

1
+1 cho một câu hỏi hay trong biển câu hỏi thông thường. và hãy lắng nghe bitsmak, không cần phải gỡ bỏ mặt nạ hàn bằng tay, tùy chọn tồi tệ nhất của bạn là chỉnh sửa thủ công các công cụ tốt hơn so với cạo sr bằng tay
Vladimir Cravero 16/2/2016

Hãy chắc chắn rằng nguồn cung của bạn có đủ khoảng trống dưới tải để bao gồm tất cả các giọt volt dự kiến. Một số volt sẽ tốt đẹp. Ngoài ra tôi sẽ cho phép mặt phẳng mặt đất đi qua các IC để giữ cho cả hai bên được kết nối, nếu không, bạn sẽ cần chạy các liên kết dây chắc chắn từ bên này sang bên kia, việc cách ly chúng sẽ ngăn chặn một tham chiếu mặt đất chung.
KalleMP

@KalleMP Các căn cứ được kết nối ở đầu trong một liên kết liên tục, nhưng tôi cắt hình ảnh ở đó. Ngoài ra, chúng được kết nối tại J1, một đầu nối BNC hoạt động giống như một dây (dấu chân của đầu nối được hiển thị một nửa ở trên cùng). Tôi đoán trở kháng sẽ không hoàn hảo như thể nó đã hoàn thành, nhưng tôi được yêu cầu tránh các vòng lặp trên mặt đất - vì bất kỳ EMF cảm ứng nào cũng tỷ lệ thuận với diện tích của vòng lặp.
Paul L

Câu trả lời:


2

Suy nghĩ đầu tiên của tôi là bạn có thể loại bỏ R7, R9, C3 và C4 hoàn toàn. Op amp của bạn có dòng điện thiên vị 1 pA, vì lợi ích của trời. Các độ lệch đầu vào được tạo ra bởi dòng điện phân cực và điện trở phản hồi khoảng 25 nV.

Tuy nhiên, tôi cực kỳ nghi ngờ rằng bạn có thể nhận được phản hồi bạn muốn. Bạn chỉ nói về mức tăng vượt quá 5 ở mức 15 MHz và điều đó không đủ từ xa. Mô hình hóa mạch có điện dung đầu vào 2 pF, có thể đạt được hiệu suất 15 MHz với điện trở phản hồi 2,5 k, nhưng nó cực kỳ nhạy cảm với giá trị của tụ phản hồi và đó không bao giờ là một dấu hiệu tốt.

Đặt vòng bảo vệ trên PD có vẻ lãng phí thời gian, vì rõ ràng bạn không hoạt động ở dòng điện cực thấp và điều đó phần nào làm tăng điện dung đầu vào.


@PaulL - Tôi thnk tôi nhớ. Tần số chéo chỉ là 65 MHz. Tỷ lệ 5: 1 là những gì tôi đã đề cập.
WhatRoughBeast 16/2/2016

Cảm ơn! Tôi nhận ra rằng với dòng điện thiên vị nhỏ, các biện pháp này có lẽ là cực đoan. Tôi sẽ tháo vòng bảo vệ, nhưng vì các điện trở và nắp phụ thêm chi phí không đáng kể cho âm lượng tôi đang sử dụng nên tôi sẽ giữ chúng (và tôi có thể sử dụng một TIA op amp khác sau). Tôi không chắc ý của bạn là 'mức tăng vượt quá 5 ở mức 15 MHz'. Theo biểu dữ liệu, với biên độ 45 độ, băng thông là Sqrt [1 / (2 * piRfCi), giả sử một cái gì đó như 4pF cung cấp cho 15 MHz ... bạn đúng, nó là biên. Bất kỳ điện dung dư thừa nào cũng có thể làm hỏng số này . Bạn có gợi ý nào cho TIA nhanh hơn không?
Paul L

Chỉ cần thấy bình luận của bạn ... Tôi đoán tôi nghĩ tần số chéo là 3db @ 145MHz? Bạn lấy 75 MHz từ đâu?
Paul L

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.