15MHzフォトダイオードPCB、フィードバック要求


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2層15MHzフォトダイオードアンプボードを開発しました。最初のステージは、AD8065を使用したトランスインピーダンスアンプです。2番目のステージは、電流フィードバックアンプTHS3091を使用しています。電力は、セミレギュレートされたソースからJ2にオフボードで供給される+/- 12Vであり、いくつかのLDOを使用して「純粋」になります。 ここに画像の説明を入力してください

Ad8065データシートの式を使用すると、図に示すフィードバックループを使用して少なくとも15MHzの帯域幅を取得できるはずです。PCB:

ここに画像の説明を入力してください

このPCBでいくつかの珍しいことを行いましたが、いくつか質問があります。

1)データシートの提案により、グランドプレーンを切り取りました。これらのオペアンプの高インピーダンス入力ノードは、浮遊容量の影響を特に受けやすくなっています。同様の設計はTIでも見られ、オペアンプの入力ノードからグランドを切り離しています。これは、電流フィードバックオペアンプでも標準的な方法のようですので、THS3091でも同じカットを行いました。

地面によって作成される「ループ」がなくなるように地面を切り取ったことに注意してください。これは正しいですか?コンデンサでそれらをステッチすることは賢明でしょうか?

2)浮遊表面電流からTIAを保護するために、TIAの反転入力の周りにガードトレースを追加しました。フォトダイオードの短絡電流が1uAなので、これを行ったので、10-100nAレベルで使用すると思います。OSH-parkを使用しているので、手動でソルダーマスクを削除する必要がありますが、それで問題ありませんか?

3)R7が存在する必要があるかどうかはわかりません(このデザインの一部を同僚から継承しました)。R4 / R9は確かに最小の入力バイアス電流のバランスをとっていますが、R7が何をしているのか全くわかりません。インピーダンス整合のようですが、ここのトレースは非常に短いので、重要ではないと思いますか?

4)C3とC4に関して、指定された値はありませんが、これらはオペアンプの入力に見られる静電容量と等しいはずだと思いますか?繰り返しますが、私が受け継いだものです。それ以外の場合、デザインは私にとって意味があります。

設計とPCBに関するフィードバックはいただければ幸いです。

編集:もう1つ、バイパスコンデンサの配置はやや恣意的でした。ルーティングするときに、どのコンデンサがどれであるかを実際に追跡しませんでした。チップに最も近い最小のバイパスキャップを配置することを計画しています。


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#2について:これを手動で行う必要はありません。トレース上のソルダーマスクを削除するには、PCBデザインのソルダーマスクレイヤーに、トレース上に直接フィーチャを配置する必要があります。これを行う方法は、使用しているプログラムによって異なります。ただし、OSHParkを使用する場合でも、他のボードハウスを使用する場合でも同じです。
ビットマック

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使用するPCBソフトウェアで実行できる場合は、トレースをティアドロップすることを検討する価値があるかもしれません。これにより、厚いトレースから薄いトレースへの移行が容易になります。また、いないことを確認何U3ですが、痕跡の一つは、突然、それはピン1に達する直前にかなり薄くなる
トム・カーペンター

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通常の質問の海での素晴らしい質問の+1。そして、ビットマスクに耳を傾けてください。ソルダーマスクを手動で削除する必要はありません。最悪のオプションは、ガーバーを手動で編集することです。これは、SRを手動でスクレイピングするよりもはるかに優れています
Vladimir Cravero

予想されるすべての電圧降下をカバーするのに十分なヘッドルームが負荷の下にあることを確認してください。いくつかのボルトはいいでしょう。また、グランドプレーンがICの下を通過できるようにして、両側を接続したままにします。そうしないと、頑丈なワイヤーリンクを片側から反対側に走らせる必要があります。
KalleMP 2016

@KalleMP連続した結合でグラウンドが上部で接続されていますが、ここでイメージをカットしました。また、これらは、ワイヤーのように機能するBNCコネクターであるJ1で接続されます(コネクターのフットプリントは上部の半分が見えます)。インピーダンスは完全なものほど完璧ではないと思いますが、誘導されたEMFはループの面積に比例するため、グランドプレーンループを回避するように言われました。
Paul L

回答:


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私の最初の考えは、R7、R9、C3およびC4を完全に取り除くことができるということです。天国のために、オペアンプには1 pAのバイアス電流があります。バイアス電流とフィードバック抵抗によって生成される入力オフセットは、約25 nVになります。

しかし、私はあなたが望む反応を得ることができるかどうか非常に疑わしいです。15 MHzで5の過剰利得について話しているだけで、それはリモートで適切ではありません。回路を2 pFの入力容量としてモデル化すると、2.5 kのフィードバック抵抗で15 MHzのパフォーマンスを得ることができますが、フィードバックコンデンサの値に非常に敏感であり、これは決して良い兆候ではありません。

PDにガードリングを配置すると、極端に低い電流で動作していないことが明らかになり、入力容量がいくらか増加します。


@PaulL-私は間違ってスンクします。クロスオーバー周波数はわずか65 MHzです。5:1の比率は私が言及していたものです。
WhatRoughBeast 2016

ありがとう!バイアス電流が小さい場合、これらの対策はおそらく極端であることを理解しています。ガードリングは削除しますが、追加の抵抗器とキャップを使用すると、使用しているボリュームのコストがごくわずかになるため、それらを保持します(後で別のTIAオペアンプを使用する場合があります)。「15 MHzで5の過剰ゲイン」とはどういう意味かわかりません。データシートによると、45度の位相マージンの場合、帯域幅はSqrt [1 /(2 * piRfCi)です。これは、4pFのようなものが15MHzを与えると仮定して...あなたは正しい、それは限界です。 。より高速なTIAについて何か提案はありますか?
ポールL

あなたのコメントを見ただけです...私は、クロスオーバー周波数が3db @ 145MHzだと思いますか?75MHzはどこから入手できますか?
Paul L

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