互阻抗放大器选择和电路设计
放大器是一种典型的组件用于模拟电子,他们不仅仅是用来把向上或向下一个电压。运算放大器(运算放大器)是非常常见的组件用于波形处理,滤波,放大/衰减和缓冲。的一个版本一个放大器,电路中的某些资源同样重要的是一个跨阻抗放大器。
互阻抗放大器,组件的功能是提供从低级电流电压转换,可以很容易地测量下游放大器电路。信号从特定的传感器或调节电流源只能准确采样与这种类型的放大器。有限制这些组件的功能可以获得和频率的函数,所以在本文中,我们将研究这些点。
互阻抗放大器电路
互阻抗放大器(tia)是电子电路,信号从一个电流源转换为电压。转换因子是由欧姆定律,在被称为互阻抗的改变因素。这个值通常是选择基于一个外部电阻或网络的无源元件。实际上,输出电压会的顺序:
tia应用程序中经常使用的被测信号来自受控电流源,如在光通信系统中,生物传感器,和一些精密测试和测量设备。TIA电路通常是设计使用一个运放。
这些电路由一个简单的反相放大器和通过一个反馈电阻负反馈。运算放大器有很高的输入阻抗,这意味着所有的电流源的电流将通过反馈电阻和转换成比例的电压信号。对抗的效果在反馈回路振荡引起的杂散参数/电感,电容通常是放置在与反馈电阻。
最常见的一个实例,可以使用这些组件是收集电流的光电二极管。这些组件被照亮的时候,像电流源,目前可以如此之小,这将是非常困难的和ADC测量。而不是直接测量的输出,输出可以使用TIA电路转换为电压反馈电阻器。
运算放大器或集成电路吗?
它不需要设计一个TIA使用传统的运放,TIA电路可以围绕IC设计与普通包装。这是一个需要考虑的重要的规格列表选择跨阻抗放大器时:
- 转移阻抗/增益:转移阻抗(或互阻抗)决定了输出电压如上所述。TIA IC,这可能被称为收益。
- 带宽:所有放大器带宽限制;TIA应该有足够的带宽的函数增益,但请记住,增加带宽将减少收益。
- 线性:饱和时TIA试图输出电压超出其铁路电压。在这种情况下,降低输入信号,增加铁路电压,或减少跨阻抗。
- 直流或交流耦合:如果输入有一个稳定的水平或非常缓慢的调制,DC-coupled放大器可能会需要。如果信号是一个交流脉冲,耦合可以用来消除直流偏置。
- 需要输入电容:低输入电容;相关带宽,低输入电容对应于高输入带宽。
- 内部补偿:有时候,电流传感器,将输入信号发送到TIA寄生电容(如光电二极管)。这可能导致共振传递函数的TIA和破坏电路。源组件可以使用更高的寄生电容的内部补偿放大器。
- 功耗:tia应该低功耗,比例放大器的静态电流处于卸载状态。低静态电流的值是首选的设备不会泄漏过多的权力。
TIA电路PCB
最后,如果你要使用一个TIA由一个离散的运放,或者您想要使用TIA集成电路,电路需要PCB组装。电路的布局将会出现在一个模拟信号链,通常被提供之前ADC测量。因此,典型的遵循混合信号与TIA电路PCB布局指导方针。
因为TIA的输入通常是非常低的水平,应该源接近TIA,这样可以接收噪声的耦合区域最小化。还有两个简单的规则,这将有助于预防或减少噪音从外部来源和其他电路:
- 总是使用地面飞机:tia应该放置在一个地平面,帮助减少串扰和接收外部噪音。
- 解耦:解耦电容应该放置在权力rails接近TIA的输入功率针,因为这将防止出现在输出电压波动。
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