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如何為汽車和醫(yī)療系統(tǒng)設(shè)計穩(wěn)定的跨阻放大器

2512892 2022-11-28 | pdf | 220.06KB | 次下載 | 免費(fèi)

資料介紹

用于測距和檢測的光正越來越多地用于關(guān)鍵應(yīng)用，例如高級駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS)、用于未來自動駕駛汽車的光檢測和測距 (LiDAR)，以及移動脈搏血氧儀。然而，檢測信號的可靠性在很大程度上取決于檢測電路的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。用于測距和檢測的光正越來越多地用于關(guān)鍵應(yīng)用，例如高級駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS)、用于未來自動駕駛汽車的光檢測和測距 (LiDAR)，以及移動脈搏血氧儀。然而，檢測信號的可靠性在很大程度上取決于檢測電路的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。該電路的一個關(guān)鍵元件是跨阻放大器 (TIA)，它將低電平光電二極管電流信號變?yōu)榭捎秒妷狠敵觥?/font>盡管 TIA 并不新鮮，但設(shè)計人員因多種原因難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)，其中之一就是隱藏的寄生效應(yīng)。該電路的一個關(guān)鍵元件是跨阻放大器 (TIA)，它將低電平光電二極管電流信號變?yōu)榭捎秒妷狠敵觥?/font>盡管 TIA 并不新鮮，但設(shè)計人員因多種原因難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)，其中之一就是隱藏的寄生效應(yīng)。此功能將描述 TIA 的結(jié)構(gòu)以及寄生效應(yīng)和其他特性的影響。然后推導(dǎo)出簡單的方程式以幫助設(shè)計穩(wěn)定的 TIA，并介紹適用于實(shí)際實(shí)施的合適放大器。此功能將描述 TIA 的結(jié)構(gòu)以及寄生效應(yīng)和其他特性的影響。然后推導(dǎo)出簡單的方程式以幫助設(shè)計穩(wěn)定的 TIA，并介紹適用于實(shí)際實(shí)施的合適放大器。跨阻放大器信號增益跨阻放大器信號增益跨阻放大器電路由光電二極管、放大器和反饋電容器/電阻器對組成（圖 1）。這個電路看起來很簡單，但是隱藏的寄生效應(yīng)會在不知不覺中導(dǎo)致不必要的電路不穩(wěn)定。跨阻放大器電路由光電二極管、放大器和反饋電容器/電阻器對組成（圖 1）。這個電路看起來很簡單，但是隱藏的寄生效應(yīng)會在不知不覺中導(dǎo)致不必要的電路不穩(wěn)定。圖 1：零反向偏置、跨阻運(yùn)算放大器電路。它看起來很簡單，但寄生效應(yīng)會導(dǎo)致不穩(wěn)定。（圖片來源：Digi-Key Electronics）圖 1：零反向偏置、跨阻運(yùn)算放大器電路。它看起來很簡單，但寄生效應(yīng)會導(dǎo)致不穩(wěn)定。（圖片來源：Digi-Key Electronics）照射光電二極管的光會產(chǎn)生電流 (Ipd)，該電流從二極管的陰極流向陽極（圖 1）。該電流還流經(jīng)反饋電阻器 Rf。Ipd 乘以 Rf 的值在運(yùn)算放大器的輸出端產(chǎn)生輸出電壓 Vout。在該電路中，增加光亮度會導(dǎo)致輸出電壓變得更正。照射光電二極管的光會產(chǎn)生電流 (Ipd)，該電流從二極管的陰極流向陽極（圖 1）。該電流還流經(jīng)反饋電阻器 Rf。Ipd 乘以 Rf 的值在運(yùn)算放大器的輸出端產(chǎn)生輸出電壓 Vout。在該電路中，增加光亮度會導(dǎo)致輸出電壓變得更正。圖 1 標(biāo)題中的術(shù)語“零反向偏壓”表示光電二極管兩端的電壓為 0 伏。如果光電二極管兩端的反向偏置電壓為 0 伏，則漏電流或暗電流較低，并且與具有較大反向偏置電壓的配置相比，光電二極管結(jié)電容較高。圖 1 標(biāo)題中的術(shù)語“零反向偏壓”表示光電二極管兩端的電壓為 0 伏。如果光電二極管兩端的反向偏置電壓為 0 伏，則漏電流或暗電流較低，并且與具有較大反向偏置電壓的配置相比，光電二極管結(jié)電容較高。TIA 電路的交流信號增益主要取決于放大器反饋回路中的電阻器和電容器。等式 1 表示圖 1 的理想交流和直流信號傳遞函數(shù)。TIA 電路的交流信號增益主要取決于放大器反饋回路中的電阻器和電容器。等式 1 表示圖 1 的理想交流和直流信號傳遞函數(shù)。該等式表明單極點(diǎn)頻率響應(yīng)取決于電路中的反饋元件，但這并不能解釋為什么 TIA 有時容易發(fā)生振蕩。