Стабильность насыщенного усилителя и восстановление овердрайва

У меня есть два вопроса. Первый абзац — предыстория, второй — вопросы.

Фон:

У меня есть фотодиодный усилитель (ЛФД с малой емкостью + быстродействующий трансимпедансный усилитель), который имеет хороший отклик на световые импульсы малой амплитуды. Он имеет хороший запас по фазе и не имеет перерегулирования.

Когда я увеличиваю амплитуду входящего светового импульса, выходной сигнал усилителя приближается к рельсу или достигает его, и я получаю перерегулирование и звон.

Вопросы:

  1. Как проанализировать запас по фазе усилителя при большом отклике сигнала, который может привести к насыщению усилителя?

  2. Как работают схемы восстановления овердрайва? Я не могу найти никаких упоминаний о восстановлении с ускорением в моей книге Gray & Meyer. Где я могу узнать больше о восстановлении Overdrive?

Спасибо

Прочтите техническое описание для (1) и для (2) используйте стабилитроны и отрицательную обратную связь, чтобы предотвратить насыщение выходного сигнала. При некоторых высоких значениях резистора обратной связи это может быть неуместно.
привет, Дэвид, в настоящее время я сталкиваюсь с той же проблемой, которую вы обсуждали, я думал, что звон возникает из-за емкостной нагрузки зонда, но это не так, я наблюдаю его только при насыщении, как вы этого избежать?, пожалуйста, предоставьте подробности наблюдения
@kakeh мое решение было похоже на схему Analogsystemsrf с использованием автоматической регулировки усиления. Диод в контуре обратной связи включает резистор параллельно конденсатору с той же постоянной времени, что и обычная обратная связь, но с гораздо меньшим сопротивлением и большей емкостью. Это сопротивление * ваш самый большой входной ток должен быть меньше, чем максимальное выходное напряжение вашего операционного усилителя. Таким образом, операционный усилитель всегда остается в своей линейной области.
мой диод AD1500 от первого датчика, пиковый ток 0,25 мА, мой операционный усилитель - 2,5 В шина с комбинацией 10K и 1,6p в обратной связи, но когда я откладываю 40 нс (я понимаю, что мой CKT BW составляет 10 МГц), импульс на фотодиоде я не вижу насыщения, вместо этого я вижу расширение импульса до 400 нс, почему так? Вы пытаетесь сказать мне, чтобы ток насыщения операционного усилителя был ниже, чем пиковый ток диода. расширяется ли импульс из-за ограничения BW?
мой операционный усилитель LT6269 может выдерживать даже до 10 нс, поэтому я заменил 10 кОм на 1 кОм, чтобы убедиться, что операционный усилитель никогда не насыщается, поскольку ток насыщения будет 2,5 мА, а пиковый ток диода составляет 0,25 мА, но затем я увидел эффект, который вы объяснили, звон из-за насыщения операционных усилителей или насыщения APD? APD никак не может обеспечить такой высокий ток 2,5 мА, поскольку сам пик составляет 0,25 мА.
@kakeh Я также видел эффект «расширения импульса», когда операционный усилитель доводится до насыщения с помощью OPA656. Сохранение операционного усилителя в его линейной области кажется лучшим для точности импульса. Если вы уменьшаете сопротивление обратной связи TIA, вам необходимо увеличить емкость обратной связи для поддержания стабильности. Даже в этом случае вы можете быть нестабильны с декомпенсированным усилителем, потому что вы снизите усиление высокочастотного шума.
ты читал мой второй комментарий? я наблюдал насыщение операционного усилителя, даже если я поддерживал ток насыщения операционного усилителя намного выше, чем ток насыщения диода. комбинация 1K с 1.6p должна работать до 100 МГц, почему может возникнуть проблема со стабильностью, меня больше беспокоит звон с окончанием импульса.
@kakeh Я не понимаю, что вы подразумеваете под насыщенностью. Обычно операционные усилители имеют напряжения насыщения, определяемые максимальным размахом выходного сигнала, а также возможностью управления по току. Если есть большая нагрузка, которая потребляет большой ток после вашего TIA, буферизируйте TIA с другим усилителем, который имеет больший ток. Существует несколько операционных усилителей, которые могут поддерживать полосу пропускания трансимпеданса 100 МГц. На эту тему есть много материалов в Интернете: поищите «контроль фотодиодов с операционными усилителями» от Burr Brown.
я разместил свои результаты и вопрос, который похож, пожалуйста, посмотрите electronics.stackexchange.com/questions/331423/…

Ответы (2)

1) Прогнозирование восстановления после перегрузки из-за поведения слабого сигнала — безнадежное дело. Это полностью зависит от таких вещей, как характеристики входного транзистора и тепловые характеристики кристалла.

2) Схемы защиты от перегрузки работают (обычно) путем отвода тока перегрузки от входного каскада. В результате вход насыщается, но едва. Типичным примером может быть установка встречно-параллельных диодов на входе (за счет увеличения входной емкости и небольшого увеличения входного тока).

Где я могу узнать больше об этом? Не могли бы вы порекомендовать книгу? Я не думаю, что мой анализ и проектирование аналоговых ИС охватывает это.
Кроме того, не позволят ли встречно-параллельные диоды инвертирующему входу упасть выше или ниже неинвертирующего входа до того, как ток начнет шунтироваться? В этот момент усилитель будет насыщен. Как я могу шунтировать ток от входа раньше?
@DavidG25 - Да. Но это лучше, чем вообще без ограничений. И я не знаю ни одной книги на эту тему.
@WhatRoughBeast Я столкнулся с похожей проблемой, я попытался объяснить это здесь, пожалуйста, оставьте несколько комментариев electronics.stackexchange.com/questions/331423/…

У вас есть ограничение скорости нарастания на выходах с большим сигналом, что является временной задержкой.

Можете ли вы добавить крошечную емкость через Rfb, значение которой составляет всего 10% от того, что работает при малых амплитудах, но обеспечивает необходимый «упреждающий просмотр» для больших входов?

Или смоделируйте этот TIA с переменным усилением

схематический

смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab

Это напоминает мне схему ограничения усиления, которую я использовал на генераторах с мостом Вейна, чтобы получить меньше искажений. Я не уверен, что смогу уменьшить сопротивление обратной связи, поскольку использую операционный усилитель с обратной связью, который настраивается максимально быстро без перерегулирования. Было бы правильно думать, что добавление небольшого запаса по фазе сигнала может компенсировать фазу разомкнутого контура, получающую удар при больших амплитудах сигнала из-за временной задержки, ограничивающей скорость нарастания? У меня есть немного места, чтобы замедлить мой усилитель.
Я столкнулся с аналогичной проблемой, пожалуйста, дайте немного света electronics.stackexchange.com/questions/331423/…
Стабильность насыщенного усилителя и восстановление овердрайва
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v