OPA855 は不完全補償型で、安定のために 7V/V 以上の高周波数ゲインが必要です。OPA855 を使用すると、ピークおよび潜在的な不安定性が増加します。非補償型アンプは、TIA 設計固有の特性により、TIA アプリケーションに優れています。入力容量と帰還容量によって生じるゼロと極のペアと、帰還抵抗により、が大きなゲインで平坦になるまで、ノイズ ゲインが増加します (式 2 を参照)。

ここで、

• C_TOT は、アンプの合計入力容量 (光検出器容量と、アンプの同相および差動入力容量を含む)

• C_F は、アンプのフィードバック容量です

不完全補償型アンプを使用すると、対応するユニティ ゲイン安定と比較して、開ループ ゲインの増加、帯域幅の拡大、スルー レートの向上、入力換算ノイズの低減などの利点があります。

セクション 9.2.1.2 に記載されている概念と同様に、光検出器の立ち上がり時間と内部容量によって、閉ループ帯域幅が決まります。閉ループ帯域幅とトランスインピーダンス ゲイン (R_F) の両方によって、アンプに必要なゲイン帯域幅 (GBWP) が決まります。表 9-1 に、光検出器のタイプに応じたフォトダイオードの標準的な特性を示します。システムの帯域幅やゲインなどの目標値は、これらの概念と、選択したフォトダイ オードの特性を使用して計算します。詳細な説明と式は、セクション 9.2.1.2 で説明したアプリケーション レポートを参照してください。

図 9-5 に、OPA855 を TIA として構成した例を示します。ここでは、光センサの逆バイアスが印加され、ダイオードのカソードが正のバイアス電圧に接続されています。RC フィルタをローパス フィルタとして、逆バイアス ノードで使用し、高周波ノイズを除去できます。光検出器の内部容量は、センサの種類と印加される逆電圧の値によって異なります。各センサ タイプのセットアップは多少異なりますが、アンプへの接続は全体を通して一貫しています。

各光学設計の違いは、トランスインピーダンス ゲインを設定するための帰還抵抗を選択し、追加の入力容量を補償する帰還容量を選択することで構成されます。8GHz の GBWP を使用する OPA855は、非常に高速な立ち上がり時間に対応して、新しい光センサと組み合わせることができ、業界のより高速な光検出に対するニーズに対応できます。

図 9-5 に示す OPA855 の非反転入力の dc 電圧バイアスは同相電圧を設定し、電源の不一致構成でシステムの出力スイングを最大化できます。dc バイアスは、アンプの出力段のクリッピングまたは飽和を防止するために重要です。後段では、完全差動アンプ (FDA) を使用してシングルエンド信号を差動入力に変換し、A/D コンバータ (ADC) を駆動できます (図 9-1 を参照)。FDA と ADC の間に高次フィルタを追加して、システム ノイズを低減できます。

図 9-7 に示す設計パラメータの結果の性能をに示し、表 9-1 に一般的な傾向を示します。図 9-8どちらの図も、異なるセンサタイプとゲイン構成を使用する TIA として構成された OPA855 の閉ループ帯域幅性能を示しています。図 9-7 に示す値から選択した光検出器に基づくアンプ性能を、表 9-1 に示します。PMT と MPPC は固有ゲインが高くなりますが、内部静電容量を補償するために広い帯域幅が必要です。それに対して、PD と APD は、類似の出力電圧レベルを実現するために、より高いゲイン構成を必要とします。OPA855 は、光学的課題の両方に対応するための帯域幅を提供できます。図 9-7 に、センサ容量とトランスインピーダンス ゲインの関数としてのアンプ性能の一般的な図を示します。帰還抵抗と入力容量が大きくなると、閉ループ帯域幅が小さくなります。このトレンド全体を通じて、閉ループ帯域幅の変化の量は、両方の用語の変化との関係で一貫しています。1pF のフォトダイオード容量と 1kΩ の帰還抵抗から、1.1GHz という非常に高い閉ループ システム帯域幅が得られます。