TI技术专家：WEBENCH传感设计器与光电探测器稳定性的探讨

　　其中β为噪声增益的倒数，即：
       

　　ZIN 为输入网络阻抗，即：
      

　　ZF 为反馈网络阻抗，即：
    

　　运用代数计算方法得到系统极点频率fp 和系统零频率fz 的方程式分别为：

　　图6 以图形的方式显示了系统的频率响应。该图中，fi 为反馈系统（1/β）和放大器开环增益（AOL） 之间的截止频率。频率fBW 为放大器的增益带宽积。该系统中，DC 增益G1 由电阻器RF 和RSH 决定。注意，反馈电阻（RF） 在第二项的分子中，而输入电阻（RSH） 在分母中。该系统的高频增益G2 依赖于系统的电容。请注意，第二项的分子包含输入电容的和，而分母则包含电路的反馈电容（CF）。

　
　图6 光电二极管电路的频率响应

　　稳定性设计原则

　　极点频率（fp） 和1/β 和AOL 之间截止频率的分布情况，决定这种电路的稳定性。反馈曲线和放大器开增益曲线相交的点，决定了电路的稳定性。特别是，fi 的相位裕量决定电路所产生的振铃或者过冲的类型和大小。例如，如果fp 等于fi，则电路相位裕量为45°。45° 相位裕量在方波输入信号上产生~22.5% 的过冲。如果电路的相位裕量等于~60°，则该极的角频率出现在放大器AOL 曲线交叉之前（请参见图6）。如果fp 的角频率低于AOL 截止频率，则设计拥有60° 的相位裕量是可能的。60° 相位裕量得到~8.7% 的方波输入信号过冲。

　　WEBENCH实施

　　PhotoRB 检测网络的WEBENCH 实施包括为理想60° 相位裕量选择正确的反馈电容器（CF），选择正确的放大器，并遵守电路的ADC 建议。WEBENCH 传感器设计工具提供一个工作电路，以及一块可以买到的、没有安装组件的印制电路板。图7 显示了WEBENCH photoRB 系统的结构图。

　
　图7 photoRB 应用电路的WEBBENCH 实施

　　结论

　　要想设计一个拥有良好稳定性的光敏电路，您需要遵循一些方法。WEBENCH传感器设计工具功能强大，可以为您提供拥有稳定60° 相位裕量的电路。

　　参考文献

　　1、《跨阻抗放大器噪声问题》，作者：Bonnie C. Baker，（2008 年10 月2 日），发表于《EDN》（在线版），地址：http://www.edn.com。

　　2、《跨阻抗放大器稳定性是光敏应用的关键》，作者：Bonnie C. Baker，（2008年9月4日），发表于《EDN》（在线版），地址：http://www.edn.com。

　　3、《利用集成光电二极管/运算放大器提高光敏性能》，作者：Bonnie C. Baker，1996年6月1日发表于《加拿大电子》。

　　4、《光电二极管放大器》，作者：Jerald G. Graeme，发表于1996年《Boston： McGraw-Hill》。

　　5、《跨阻抗放大器的理解与应用（第1部分，共2部分）》，作者：David Westerman，（2007年8月8日），发表于《EE时代》（在线版），地址：http://eetimes.com。

　　6、《跨阻抗放大器的理解与应用（第2部分，共2部分）》，作者：David Westerman，（2007年8月10日），发表于《EE时代》（在线版），地址：http://eetimes.com。

　　相关网站

　　数据转换器：www.ti.com.cn/lsds/ti_zh/analog/dataconverters/data_converter.page

　　WEBENCH 设计中心：www.ti.com.cn/webench

　　WEBENCH Designer：www.ti.com/ww/en/analog/webench/sensors/index.shtml