Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Wzmacniacz transimpedancyjny - zmiana na pojedyncze napięcie zasilania

vertigo_02 17 Paź 2014 16:36 1527 4
  • #1 17 Paź 2014 16:36
    vertigo_02
    Poziom 12  

    Witam,

    Mam za zadanie zbudować wzmacniacz transimpedancyjny do pracy jako stopień wejściowy odbiornika podczerwieni. Wymagane jest pasmo 1 - 3 MHz i transimpedancja (U_out/I_in) około 190 dB. Na domiar złego, polecono zastosowanie wzmacniaczy operacyjnych o GBW = 40 MHz.
    Z uwagi na te wymagania, zaprojektowałem układ jak na rysunku poniżej z 3 stopniami w celu osiągnięcia tego pasma przy zachowaniu stabilności.
    Wzmacniacz transimpedancyjny - zmiana na pojedyncze napięcie zasilania
    Dla schematu powyżej transimpedancja wynosi jak widać 120 dB, pasmo wynosi dokładnie 3 MHz, a margines fazy jest większy niż 45 stopni, bo chcę mieć zapas na pasożyty. Wyniki są uzyskane na drodze symulacji, w życiu pewnie nie będzie tak pięknie stąd ten zapas. C1 to pojemność własna fotodiody. Tyle tytułem wstępu.
    Problem: muszę zmienić zasilanie z symetrycznego na pojedyncze 5V. Wynika z tego, że muszę ustalić punkty pracy wzmacniaczy na 2.5V. Pytanie teraz - jak to zrobić?

    1. Pierwsza myśl - ustalić punkt odniesienia dla wzmacniaczy za pomocą dzielnika z napięcia zasilania na połowę napięcia zasilania:
    Wzmacniacz transimpedancyjny - zmiana na pojedyncze napięcie zasilania
    Jednak z jakiegoś powodu to rozwiązanie wydaje mi się prostackie. Z racji tego, że nie za bardzo wiedziałem które punkty układu należy w nowej konfiguracji podłączyć do nowej "wirtualnej masy" a który do rzeczywistej, zasymulowałem całość i wyszło, że wszystkie punkty muszę podłączyć do nowej masy. Wychodzi więc na to, że zrobiłem symetryczne napięcie zasilania dla całego układu z dzielnika napięcia i pojedynczego źródła napięcia ;/

    2. Sprawdziłem co zalecają panowie Horowitz i Hill w Sztuce elektroniki i znalazłem rozwiązanie jak poniżej:
    Wzmacniacz transimpedancyjny - zmiana na pojedyncze napięcie zasilania
    Wszystko fajnie, tylko akurat w moim przypadku rezystory dzielnika w paśmie przepustowym będą wpływać na impedancję wejściową wzmacniacza (w pierwszym stopniu) i co za tym idzie - obniżą mi znacząco transimpedancję, chyba że użyję rezystorów rzędu kilku MOhm do ustalenia punktu pracy. Jaką funkcję pełni w tym układzie C2? To dodatkowa filtracja górnoprzepustowa?

    3. W jednej z not aplikacyjnych Maxim znalazłem rozwiązanie jak niżej:
    Wzmacniacz transimpedancyjny - zmiana na pojedyncze napięcie zasilania
    Nie wiem jednak, w jaki sposób mógłbym zastosować to rozwiązanie w moim przypadku.

    Proszę o jakieś wskazówki, może ktoś ma jakiś pomysł albo uwagi, będę wdzięczny.

    Pozdrawiam

    0 4
  • #2 17 Paź 2014 23:10
    118460
    Użytkownik usunął konto  
  • #3 17 Paź 2014 23:53
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    1.
    Ano, "prostackie" gdyżR5 i R9 sumują się (jako połączone równolegle) z R2 ...konsekwencje oczywiste.

    2. To przecież jest wzm. zmiennoprądowy, C1, C2 i C3 odcinają składową stałą - jeśli ustaliłeś potencjał pin3 równy Ur, to pin 2 ma też Ur i musisz go odseparować od masy kondensatorem, który dla przebiegu zmiennego stanowi zwarcie (i wtedy sprzężenie zwrotne R3/R4 działa poprawnie).

    3.
    To to samo rozwiązanie jak pkt.1, ale poprawne - wtórnik na A1 ma zerową impedancję wyjściową (w przybliżeniu) i ustala punkt pracy A2 na potencjale wynikającym z dzielnika R1/R2.

    Możesz zastosować pkt.3, albo pkt1 - ale tu zamiast dzielnika R5/R9 daj wtórnik o napięciu wy.=2,5V (jak w pkt.3) - to będzie ta "sztuczna" masa i do niej wszystkie punkty masy z Twojego schematu, VEE to zero zasilania, VCC to +5V.

    0
  • #4 17 Paź 2014 23:54
    vertigo_02
    Poziom 12  

    WojcikW napisał:
    vertigo_02 napisał:
    ...Problem: muszę zmienić zasilanie z symetrycznego na pojedyncze 5V. Wynika z tego, że muszę ustalić punkty pracy wzmacniaczy na 2.5V. Pytanie teraz - jak to zrobić?
    ...
    A niby dlaczego wynika? Co stoi na przeszkodzie by zastosować zasilacz symetryczny ±2,5V? Można też np. do istniejącego zasilacza 5V dołożyć zasilacz 2,5V.

    Jest to projekt na uczelnię, takie jest założenie i nie mam niestety na to wpływu.

    0