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如何為汽車(chē)和醫(yī)療系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(cè)距和檢測(cè)的光正越來(lái)越多地用于關(guān)鍵應(yīng)用，例如高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS)、用于未來(lái)自動(dòng)駕駛汽車(chē)的光檢測(cè)和測(cè)距 (LiDAR)，以及移動(dòng)脈搏血氧儀。然而，檢測(cè)信號(hào)的可靠性在很大程度上取決于檢測(cè)電路的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。用于測(cè)距和檢測(cè)的光正越來(lái)越多地用于關(guān)鍵應(yīng)用，例如高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS)、用于未來(lái)自動(dòng)駕駛汽車(chē)的光檢測(cè)和測(cè)距 (LiDAR)，以及移動(dòng)脈搏血氧儀。然而，檢測(cè)信號(hào)的可靠性在很大程度上取決于檢測(cè)電路的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。該電路的一個(gè)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(hào)變?yōu)榭捎秒妷狠敵觥?/font>盡管 TIA 并不新鮮，但設(shè)計(jì)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(gè)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(hào)變?yōu)榭捎秒妷狠敵觥?/font>盡管 TIA 并不新鮮，但設(shè)計(jì)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(jiǎn)單的方程式以幫助設(shè)計(jì)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(jiǎn)單的方程式以幫助設(shè)計(jì)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(hào)增益跨阻放大器信號(hào)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(duì)組成（圖 1）。這個(gè)電路看起來(lái)很簡(jiǎn)單，但是隱藏的寄生效應(yīng)會(huì)在不知不覺(jué)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(duì)組成（圖 1）。這個(gè)電路看起來(lái)很簡(jiǎn)單，但是隱藏的寄生效應(yīng)會(huì)在不知不覺(jué)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(lái)很簡(jiǎn)單，但寄生效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致不穩(wěn)定。（圖片來(lái)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(lái)很簡(jiǎn)單，但寄生效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致不穩(wěn)定。（圖片來(lái)源：Digi-Key Electronics）照射光電二極管的光會(huì)產(chǎn)生電流 (Ipd)，該電流從二極管的陰極流向陽(yáng)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(huì)導(dǎo)致輸出電壓變得更正。照射光電二極管的光會(huì)產(chǎn)生電流 (Ipd)，該電流從二極管的陰極流向陽(yáng)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(huì)導(dǎo)致輸出電壓變得更正。圖 1 標(biāo)題中的術(shù)語(yǔ)“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(yǔ)“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(hào)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(hào)傳遞函數(shù)。TIA 電路的交流信號(hào)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(hào)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(shí)容易發(fā)生振蕩。