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APD高速小信号放大

时间:10-02 整理:3721RD 点击:
本人设计了一个APD信号放大电路(附 电路图如下):其要求是:100M以上带宽,0.8mv交流信号上叠加一个200mv的直流信号,滤掉直流信号只放大交流信号! 电压增益1000 左右! 本人设计的是采用OPA847运放,三级放大,采用射随差分输入来消除直流信号从而只放大交流信号
在调试电路的时候发现了一下几个问题 :1)第三级放大根本不起作用 。2)带宽不够  3)噪声很大,只要人靠近就会有干扰  4)电路反馈干扰很大,输出对输入的干扰影响很大!
    请各位大虾指点下电路中的错误之处,或有任何意见或建议请与我联系:QQ165293940    pipi820@126.com  不胜感激!

duo xie feng xiang

粗看了一下。几个问题
1)如果要放大的交流只是在100MHz的话,为什么不用交流耦合来消去直流分量?用差分方法难以精确控制DC的产生,会叠加一个不希望的DC分量在放大的信号上。
2)gain的分配有问题。好像算出来的gain远大于你需要的1000
3)第二级的gain太大,第三级的反馈电容太大。都会降低带宽
4)看不清R4的值。如果太大的话,第三级可能饱和了。
5)第三级的0.1uF反馈电容在反馈回路上引入了一个10KHz左右的零点(R5=250?)。把你的gain都吃掉了。
6)干扰跟布线,滤波电容的选值都有关系。
做过仿真吗?用Hspice仿真一下好多问题在做电路前都会发现。

感谢


新年好
非常感谢你提的建议,放大的信号是0~100M HZ 的宽带信号所以不能用交流耦合,在实际焊接电路板的时候反馈电阻是按照每级10~12倍的要求来焊接的,第三级的反馈电容不知道按你的意思应该换多大的呢?
在调试的时候我发现第一二级可以通过0~70M的信号,超过了70M后增益衰减很厉害,另外第二级的输出直流偏置就很大了,加差分也不容易消去,导致第三级的运放饱和不能放大,引入电容和对整个回路的零点和极点我始终不好把握,不知道您有何高见啊!另外方便透露一下你的联系方式吗?想与您进一步沟通一下,或您与我联系,pipi820@126.com  
谢谢了!

1) 反馈电容是平衡输入级引入的极点。跟前级的电容有关。
2) 输出偏置电流与器件的Vos和Ios有关。不一定是输入的直流没完全消除。该器件Vos比较大,达到了+/-0.58mv。这样你前两级放大100倍,就有了58mV的DC进到第三级。直流放大电路如果gain太大级数太多的换,前级一定要用低Vos低噪声的器件。否则需要考虑加入矫正电路。
3)器件选择。不一定带宽越大越好。带宽大的一般Vos和噪声也大。
4) 100MHz的带宽,30dB增益的电路不容易做。在做电路前应该先用spice做个仿真。这些问题都可以在做电路板前发现。

谢谢

太谢谢了!想必您对模拟电路的研究已经炉火纯青了吧,我才工作不久,以前也是一直在做数字电路那块,对模拟电路还有居多
问题没有弄明白,希望能得到您的指点。1)如果电路中引入了极点是不是容易引起自激,那么该如何补偿呢?2)我现在要做的
这个放大电路是用在分布式光纤侧上面(不知道您对此有没有研究过),我要做的是个APD雪崩探测器的小信号放大模块

(主放大器); APD的输出通过前置放大电路,其前置放大电路为低噪声跨阻抗放大器和输出缓冲级组成,跨组

为47K,可负载50欧姆的AC 输出或大于2K欧姆的DC输出。信号通过前置放大电路后进入我现在所要设计的主放大
器;信号的幅度大概在0.5mv左右,但有200mv 左右的直流偏置,现在我所需要的是把这个直流偏置虑掉把有用
信号放大60dB 左右后供ADC采样;系统的带宽在 0—100M HZ . 不知道您对此有如何建议,包括运放的选择或者

电路的设计之类的,愿不吝赐教啊!谢谢了!

好复杂啦。

呵呵,大家切凑交流而已。我讲的也不一定正确。
先澄清一下:
1)既然要求要滤掉DC信号,那就说不一定非得是一个直流放大器。一般直流放大器的带宽很难做上去。请明确一些,感兴趣的有效带宽到底是多少。
2)测试精度要求?
3)估计200mV DC不是一个恒定值吧?随着温度或者检测对象的变化,这个直流可能会变化。这样用固定偏置差分的办法不一定合适了。因为到主放的信号其“交流”分量很小,可以把该信号滤波后做基准,从放大器中再减掉它。有点自适应的意思。
设计条件清楚了后,可以再考虑选择器件,仿真。

再次谢过
可能我还没有说清楚吧!
现在我放大的信号是 一个沿光纤沿线传播的stokes信号      较直观的说就是如果放在一个以路径为横轴,信号幅度为纵轴的坐标
轴上,如果温度正常那么这个信号就相当于一个衰减的斜坡信号(因为光在传播过程中有衰减),当路径中某一点有温度突变的
话相应的该点的信号会产生一个0.5mv左右的尖峰,这个尖峰信号就是我需要采样的信号,为了尽可能的提高沿线分辨率则必须
提高采样频率,整个信号频率在0~100M 之间,另外APD自身有200mv 直流偏置输出,这个信号是不需要的应该滤掉!
不知道我现在说清楚了没有!(附件里面的图片是我大致画的一个信号图,你可以去看哈子)

信号图

学习了,谢谢

谢谢提供的spec。
这个设计不那么简单。达到100MHz带宽60dB的小信号直流放大器不容易做。需要心思去考虑。这里俺只能略微提供点参考意见。
1)每级不要选取同一个OP。第一级是小信号,要求低噪声小Vos。gain可以适当小些。因为高gain的器件噪声和Vos都大。不要选取太高带宽的,够用有足够冗余度就可以。理由同前
2)后级可以选取较大带宽的器件,以便100MHz能有足够的gain(Gain×Bndwidth=常数)。尽量选取current feedback的运放。因为它能提供更好的slew rate和与gain相关性小的带宽。在计算闭环带宽时别忘记了要考虑大信号(输出)带宽(由slew rate决定)。一般给出的单位增益带宽是考虑的小信号情形。
3)通过反馈的电容补偿,不但可以使电路稳定富裕度增加,也能增加带宽。要考虑寄生参数,还需要计算或者仿真来决定。
4)布线技术。除了常用的模拟电路电源地线等布线考虑外,增加隔离环(尤其对高阻输入管脚)可以减小噪声和干扰。布线的优劣在这起很决定性的作用
5)适当利用反向输入放大的低输入电阻特性,减小输入电容的影响(极点=1/RC)
6)仿真,仿真,仿真!
希望以上对你有点参考。

对这个很感兴趣
不知道小编还有没有什么资料可以分享的呢

不明白.....

小编作的就是光纤温度传感器吧?

可考虑将输入信号通过2个100欧电阻加到OP的+,-端,+端上再接一适当的电容,-端再接反馈电阻,构成反相放大器,去掉DC

+端还要接一个与反馈电阻同值的电阻到地

谢谢

哦 这样呀

XIEXIE

好贴,很高兴能浏览到这样的帖子

学习了!

长见识了,谢谢

好高端的东西啊,我刚刚也想用差分放大器除去我的直流信号,可是还不知道怎么弄?虽说差分放大电路对共模信号有很强的抑制,但具体情况有待检验。

DTS呀,光源或者光路设计有问题吧,做多长距离的DTS呀?莫非是单模的?

好帖

学习了!

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