Fotodiodni ojačevalniki - F9 - IJS

Fotodiodni ojačevalnikE.MarganPoleg tega ojačevalniku s tokovno povratno zanko lahko vedno znižamovrednost Vfin ustrezno preračunamo vrednost Ve, ter tako tudi pri večjem ojačenju ševedno dosežemo enako pasovno širino, kot pri ojačenju 1. Le paziti je treba, da V f neznižamo pod mejno vrednost, pri kateri pol "ÎG T V f še dominira nad sekundarnimipoli ojačevalnika. Ko to mejo enkrat presežemo, bo ojačevalnik osciliral na zelovisoki frekvenci (nekaj GHz!) in se pregreval.Danes je (predvsem zahvaljujoč napredku v tehnolgiji polprevodnikov tipaSiGe, ali SiGeC) sicer mogoče narediti ojačevalnike s klasično topologijo, ki imajozgornjo mejno frekvenco 0 T ¸ 3.8 GHz (AD8099), kar je primerljivo ojačevalnikom stokovno povratno zanko. Kljub temu so ojačevalniki s tokovno povratno zanko ševedno v znatni prednosti ko gre za večje faktorje ojačenja ( 3×) in velike signale(primerljive z napajalno napetostjo), zaradi mnogo višje meje pri kateri prihaja dopojava ‘slew-rate limiting’ (ta pogosto znaša 5 000 V εs in več).8.1. Ojačevalnik CFB kot fotodiodni ojačevalnikOjačevalniki s tokovno povratno zanko (CFB) imajo nizko vhodno impedancoinvertirajočega tokovnega vhoda, ter temu primerno veliko napetostno in tokovnoenosmerno napako (offset) in razmeroma velik šum, tako da njihovo uporabo zaprecizne optične meritve večinoma odsvetujemo. Vendar so primeri, ko nas preciznostpri nizki svetlobni inteziteti ne zanima, pomembna je le hitrost odziva. Takrat pa jeCFB ojačevalnik razmisleka vredna alternativa.Težave nastopijo le, če je kapacitivnost fotodiode zelo velika, ker so CFBojačevalniki zelo občutljivi za kapacitivnosti na invertirajočem vhodu, še mnogo boljkot klasični ojačevalniki. To je razvidno že iz same relacije za pol (8.18). Za razlikood klasičnih ojačevalnikov, že majhna kapacitivnost vzporedna upornosti V f izničivpliv V f na pasovno širino in prestavi pol mnogo višje (teoretično neskončno visoko,praktično pa odvisno od < o ), kjer ta ni več dominanten; zato nedominantni poliprispevajo svoj fazni zasuk povratni zaki, ki iz negativne postane pozitivna in pahneojačevalnik v območje nestabilnosti. Podobno učinkuje tudi kapacitivnost nainvertirajočem vhodu proti zemlji, kar je tipično za fotodiode.Na srečo se zahteve po doseganju visokoh frekvenc skladajo z zahtevo pomajhni kapacitivnosti fotodiode. Takrat smo prisiljeni uporabiti fotodiodo z majnopovršino, povrhu pa dokaj visoko zaporno napetost, ki zniža kapacitivnost fotodiodena le nekaj pF. Če je V f razmeroma velik, denimo nekaj k H, teh nekaj pF nainvertirajočem vhodu ne predstavlja velikega bremena napetostnem sledilniku E " , ki ssvojo nizko izhodno impedanco večinoma lahko krmili tako kapacitivnost.Včasih pa je treba za doseganje izjemno visoke mejne frekvence izbrati za V fvrednost le okoli 500–1000 H. Takrat je treba ojačevalniku pomagati z eno izmedzvijač, ki smo jih že obravnavali, a jih je za ta primer treba nekoliko prilagoditi.Prva možnost je dodana kapacitivnost Gf vzporedno z Vf, kot na Sl.7.1,vendar pri ojačevalnikih s tokovno povratno zanko vrednost G f ne sme biti večja od1–2 pF, odvisno od tokovnih zmogljivosti prvega napetostnega sledilnika, E " . Žal jeuporaba kapacitivnosti manjših od 1 pF dokaj nezanesljiva, ker so razsejanekapacitivnosti na tiskanem vezju približno istega velikostnega reda in prispevajoveliko napako.-115-