APD高速小信号放大

天真无鞋

本人设计了一个APD信号放大电路（附 电路图如下）：其要求是:100M以上带宽，0.8mv交流信号上叠加一个200mv的直流信号，滤掉直流信号只放大交流信号！ 电压增益1000 左右！ 本人设计的是采用OPA847运放，三级放大，采用射随差分输入来消除直流信号从而只放大交流信号
在调试电路的时候发现了一下几个问题 ：1）第三级放大根本不起作用 。2）带宽不够  3)噪声很大，只要人靠近就会有干扰  4）电路反馈干扰很大，输出对输入的干扰影响很大！
    请各位大虾指点下电路中的错误之处，或有任何意见或建议请与我联系：QQ165293940    pipi820@126.com  不胜感激！

jonslover

duo xie feng xiang

sun_ic

粗看了一下。几个问题
1）如果要放大的交流只是在100MHz的话，为什么不用交流耦合来消去直流分量？用差分方法难以精确控制DC的产生，会叠加一个不希望的DC分量在放大的信号上。
2）gain的分配有问题。好像算出来的gain远大于你需要的1000
3）第二级的gain太大，第三级的反馈电容太大。都会降低带宽
4）看不清R4的值。如果太大的话，第三级可能饱和了。
5）第三级的0.1uF反馈电容在反馈回路上引入了一个10KHz左右的零点（R5=250？）。把你的gain都吃掉了。
6）干扰跟布线，滤波电容的选值都有关系。
做过仿真吗？用Hspice仿真一下好多问题在做电路前都会发现。

[ 本帖最后由 sun_ic 于 2009-1-22 07:45 编辑 ]

天真无鞋

原帖由 sun_ic 于 2009-1-22 07:40 发表

                               
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粗看了一下。几个问题
1）如果要放大的交流只是在100MHz的话，为什么不用交流耦合来消去直流分量？用差分方法难以精确控制DC的产生，会叠加一个不希望的DC分量在放大的信号上。
2）gain的分配有问题。好像算出来的 ...

新年好
非常感谢你提的建议，放大的信号是0~100M HZ 的宽带信号所以不能用交流耦合，在实际焊接电路板的时候反馈电阻是按照每级10~12倍的要求来焊接的，第三级的反馈电容不知道按你的意思应该换多大的呢？
在调试的时候我发现第一二级可以通过0~70M的信号，超过了70M后增益衰减很厉害，另外第二级的输出直流偏置就很大了，加差分也不容易消去，导致第三级的运放饱和不能放大，引入电容和对整个回路的零点和极点我始终不好把握，不知道您有何高见啊！另外方便透露一下你的联系方式吗？想与您进一步沟通一下，或您与我联系，pipi820@126.com  
谢谢了！

sun_ic

1) 反馈电容是平衡输入级引入的极点。跟前级的电容有关。
2) 输出偏置电流与器件的Vos和Ios有关。不一定是输入的直流没完全消除。该器件Vos比较大，达到了+/-0.58mv。这样你前两级放大100倍，就有了58mV的DC进到第三级。直流放大电路如果gain太大级数太多的换，前级一定要用低Vos低噪声的器件。否则需要考虑加入矫正电路。
3）器件选择。不一定带宽越大越好。带宽大的一般Vos和噪声也大。
4) 100MHz的带宽，30dB增益的电路不容易做。在做电路前应该先用spice做个仿真。这些问题都可以在做电路板前发现。

天真无鞋

原帖由 sun_ic 于 2009-2-6 02:55 发表

                               
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1) 反馈电容是平衡输入级引入的极点。跟前级的电容有关。
2) 输出偏置电流与器件的Vos和Ios有关。不一定是输入的直流没完全消除。该器件Vos比较大，达到了+/-0.58mv。这样你前两级放大100倍，就有了58mV的DC进到第三 ...

太谢谢了！想必您对模拟电路的研究已经炉火纯青了吧，我才工作不久，以前也是一直在做数字电路那块，对模拟电路还有居多

问题没有弄明白，希望能得到您的指点。1）如果电路中引入了极点是不是容易引起自激，那么该如何补偿呢？2）我现在要做的

这个放大电路是用在分布式光纤侧上面（不知道您对此有没有研究过），我要做的是个APD雪崩探测器的小信号放大模块


（主放大器）； APD的输出通过前置放大电路，其前置放大电路为低噪声跨阻抗放大器和输出缓冲级组成，跨组


为47K，可负载50欧姆的AC 输出或大于2K欧姆的DC输出。信号通过前置放大电路后进入我现在所要设计的主放大

器；信号的幅度大概在0.5mv左右，但有200mv 左右的直流偏置，现在我所需要的是把这个直流偏置虑掉把有用

信号放大60dB 左右后供ADC采样；系统的带宽在 0—100M HZ . 不知道您对此有如何建议，包括运放的选择或者

电路的设计之类的，愿不吝赐教啊！谢谢了！

[ 本帖最后由 天真无鞋 于 2009-2-6 10:16 编辑 ]

kenan0627

好复杂啦。。

sun_ic

呵呵，大家切凑交流而已。我讲的也不一定正确。
先澄清一下：
1）既然要求要滤掉DC信号，那就说不一定非得是一个直流放大器。一般直流放大器的带宽很难做上去。请明确一些，感兴趣的有效带宽到底是多少。
2）测试精度要求？
3）估计200mV DC不是一个恒定值吧？随着温度或者检测对象的变化，这个直流可能会变化。这样用固定偏置差分的办法不一定合适了。因为到主放的信号其“交流”分量很小，可以把该信号滤波后做基准，从放大器中再减掉它。有点自适应的意思。
设计条件清楚了后，可以再考虑选择器件，仿真。

天真无鞋

可能我还没有说清楚吧!

现在我放大的信号是 一个沿光纤沿线传播的stokes信号      较直观的说就是如果放在一个以路径为横轴，信号幅度为纵轴的坐标

轴上，如果温度正常那么这个信号就相当于一个衰减的斜坡信号（因为光在传播过程中有衰减），当路径中某一点有温度突变的

话相应的该点的信号会产生一个0.5mv左右的尖峰，这个尖峰信号就是我需要采样的信号，为了尽可能的提高沿线分辨率则必须

提高采样频率，整个信号频率在0~100M 之间，另外APD自身有200mv 直流偏置输出，这个信号是不需要的应该滤掉！

不知道我现在说清楚了没有！（附件里面的图片是我大致画的一个信号图，你可以去看哈子）

[ 本帖最后由 天真无鞋 于 2009-2-6 19:34 编辑 ]

yangywxm

学习了，谢谢