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OPA855: OPA855空载FFT频谱存在突起问题

Part Number:OPA855Other Parts Discussed in Thread: LM27761

在激光雷达应用中的BPD双平衡探测器选择OPA855作为跨阻放大器,基本电路如下图:

1.电路上电不接光,PCB空载R32输出的FFT频谱如下图在150MHz存在突起,目前无法消除

针对上述现象,请问有什么解决办法吗?

2.论坛中关于OPA855的TIA电路设计中补偿电容似乎十分重要,但是我在实际应用过程中添加1pF的电容,OPA855输出就会产生振荡减小电容值振荡现象依然存在,请问这是为什么?

Kailyn Chen:

您好,关于您的问题,会尽快给您答复。

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Kailyn Chen:

抱歉,回复晚了。

关于您的问题,首先FFT频谱这里的问题,不知道您是否分析了这个电路的稳定性,我还没有用TINA分析您的电路,但是FFT频谱这里的问题,可能是由于PCB layout导致的不必要的寄生电容而影响电路的相位裕度,从而影响了电路的稳定性,电路不稳定导致了电路的振荡,即FFT频谱中出现的突起。 

其次如果电源滤波不当的话,也会导致电路振荡。

关于补偿电容,先计算出所需补偿电容的大小,然后根据实际情况决定是否添加,有时候反馈走线带来的寄生电容也达到了补偿电容的值,那么这样的话就不需要再并联补偿电容。

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?? ?:

感谢答复,我还有几个问题想要请教

此前提到空载输出频谱在150MHz突起的问题,在tia输出后添加100nf下拉电容就可解决,但是添加下拉电容后随着BPD接收功率的提升tia输出拍频信号的波形发生异常如下图,光功率越大绿色的毛刺幅值越高,导致FFT频谱出现多个的谐波,这种现象我十分疑惑

2.pd和tia的走线距离是否距离要求还是说越近越好

3.同一块pcb板上存在两个bpd通道是否会存在相互干扰的情况

4.tia的供电结构中5v转-5再转-2.5v,其中5v转-5v使用的是TI的Lm27761,该电荷泵存在2mhz的开关频率我们怀疑它对tia的输出的低频段频谱的平坦度存在影响

下图是0-50MHz的获取拍频信号的fft频谱图,底噪持续下降近20dB,我们希望它的底噪呈现一条直线(商用BPD,tia采用OPA855的输出底噪就是一条直线),对于此问题我并不清楚是什么问题导致的,请问有什么解决办法吗?

期待您的回复,祝您周末愉快

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Kailyn Chen:

1. 输出加了100nF电容相当于容性负载,容易引起振荡,尝试在输出端串联一个隔离电阻Riso=22ohm~100ohm试试呢。

2.

?? ? 说:pd和tia的走线距离是否距离要求还是说越近越好

PD和运放要放在pcb的同侧,最大限度的减少PD和运放之间的电感。距离的话尽量不要太远,两个器件之间距离的增加会导致PD 和运放反馈回路之间的电感会增加。 

?? ? 说:同一块pcb板上存在两个bpd通道是否会存在相互干扰的情况

我认为会的,PD中的电流可通过PCB的电阻流到相邻系统中,如果实际应用需要两个PD,可考虑对PD 加上guard ring进行屏蔽。

4.抱歉这个问题,我建议您咨询下电源工程师,看对于电荷泵存在2mhz的开关频率是否有其他好的解决办法。

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?? ?:

感谢回复

1针对第一点输出端添加电阻并没有作用。

2.实际使用过程中希望把下拉电容去掉的同时还能保证频谱平坦,还有其他建议吗?

3. 请问opa855器件自身的频谱是平坦的吗?我们测试发现有些商用的855输出频谱正常,有些商用的855输出也会在200mhz左右有凸起?有没有可能是器件自身的问题?

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Kailyn Chen:

?? ? 说:实际使用过程中希望把下拉电容去掉的同时还能保证频谱平坦,还有其他建议吗?

我不知道您使用的光电二极管的特性是否导致,如果二极管的特性不是很理想,那么会耦合进额外的电感,额外的电感会隔离光电二极管的电容,并且会在较高频率下形成噪声增益。如果这样的话,可在TIA的输入端再加一个电容到地,削弱尖峰。

您可以试下是否有改善。

?? ? 说:请问opa855器件自身的频谱是平坦的吗

可以看下Figure7-11的电流电压噪声密度VS 频率的关系,自身的噪声非常小,所以200mV左右的突起我认为是不是自身器件的问题。

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