Fotodiodni ojačevalniki - F9 - IJS

Fotodiodni ojačevalnikE.MarganPri zadnjem izrazu smo pokrajšali še faktor #1, vsebovan tako pri = kot pri = " .Iz (6.49) je razvidno da bo pri frekvenci 0œaE! "0 b " ¸0Tfazni zasuk znašal0.7854 rad, oziroma 45°. Temu moramo prišteti že obstoječi notranji fazni zasuksamega ojačevalnika, ki pri frekvenci 0Tznaša 270°. Skupno je to 315°, nad tempa negativna povratna zanka spet postane pozitivna (Nyquistov kriterij stabilnosti). Nasrečo je pri 0 0 T ojačenje že manjše od 1. Ojačevalnik je še stabilen, če je prizančnam ojačenju 1 fazna margina vsaj 45°.6.6. Ojačevalnik z realno fotodiodoVse dosedanje ugotovitve veljajo le za idealno vezje, kjer fotodiodo lahkoobravnavamo kot idealni tokovni vir z neskončno notranjo upornostjo, tako da ninobenega delilnika toka v povratni zanki ojačevalnika. Realne fotodiode sevedaustrezajo modelu na Sl.4.1. Analizo v novih okoliščinah bomo dopolnili z nekajteoretične podlage, ki jo bomo kasneje uporabljali tudi v vseh ostalih primerih.Če fotodiodi, kot idealnemu tokovnemu viru, dodamo še vzporedno parazitnokapacitivnost, G D , kot na Sl.6.8, dobimo že bolj realne razmere. Velikost tekapacitivnosti določa površina elektrod, debelina P-N spoja, ter efektivna dielektričnakonastanta polprevodnika. Tipične vrednosti za silicijeve fotodiode so okoli 10–20#pFÎ mm , odvisno od dopiranja in debeline fotodiode.2iPC DR F( )Aso1Sl.6.8: VplivG Dna frekvenčno odvisnost ojačenja.Prisotnost kapacitivnosti fotodiode v povratni zanki ojačevalnika ima dvadokaj nezaželjena učinka:Prvič, že majhna kapacitivnost fotodiode povzroči znatno upočasnitev odziva,ker se generirani naboj najprej kopiči na tej kapacitivnosti in šele nato lahko steče vpreostali del vezja. Fotodioda z večjo površino sicer ob enaki svetlobi daje večji tok,in enako izhodno napetost lahko zagotovimo z manjšim V F , vendar bo kapacitivnosttudi sorazmerno večja.Drugič, prisotnost kapacitivnosti na invertirajočem vhodu ojačevalnikapovzroči zmanjšanje signala v povratni zanki na visokih frekvencah. Zato se vprenosni funkciji sistema pojavi nov pol, ki poveča ojačenje na ozkem frekvenčnempasu (rezonanca), ter posledično poveča fazni zasuk signala v povratni zanki.Spomnimo da je fazni zasuk ojačevalnika v invertirajoči konfiguraciji 180° in zaradidominantnega pola še dodatnih 90° na frekvencah višjih od ~10 0 " ( Sl.6.6). Dodatnifazni zasuk povzroči daljše nihanje pri impulznem odzivu. Še večja kapacitivnost palahko privede tudi do nestabilnosti in visokofrekvenčnih oscilacij.Analizirajmo spremembe v prenosni funkciji sistema zaradi prisotnosti G D .Izhajamo iz vezave na Sl.6.8 , kjer še vedno velja relacija (6.1), @ o œ a@ " @ # bE a=b.-48-