¿Cuáles son los beneficios de un alto voltaje de este amplificador de fotodiodo basado en LTC6090?

Question

En un artículo en LT Diario de Analógico Innovación, Tecnología Lineal se jacta de su alta tensión del amplificador operacional, el LTC6090, que pueden operar en ±70 voltios. Presentan un ejemplo de circuito, un fotodiodo de amplificador:

Este es quizás impresionante; yo no sé mucho sobre el fotodiodo de los amplificadores.

Lo que me parece extraño es que, mientras que el bucle de retroalimentación opera con tensiones de hasta 120 voltios, aprovechando la mayor rango de tensión, a continuación, coloque un 1:10 divisor de voltaje en la salida, aparentemente de la negación de los beneficios.

¿Por qué no sustituir el 10 MΩ resistencia de 1 MΩ y deshacerse de la salida del divisor? A continuación, puede utilizar completamente promedio amplificador operacional, ya que el resultado sólo debe oscilar entre 0 y 12 voltios.

En mi simulaciones, la reducción de la retroalimentación de voltaje me dio una serie de beneficios:

• Mayor ancho de banda (utilizando el mismo LTC6090)
• 0.3 pF condensador puede ser mayor, el aflojamiento de los requisitos de diseño
• Baja impedancia de salida
• Una mayor selección de los amplificadores operacionales son ahora disponibles
• ...y así sucesivamente

He buscado en el artículo y la hoja de datos por razones detrás de esto, pero no pude encontrar ninguna. Tal vez es obvio para la gente con experiencia fotodiodo de amplificadores, pero desde la "retroalimentación de la acción" se asegura de que el fotodiodo se ve a la misma diferencia de potencial, no debería afectar a su comportamiento - no será de 3 voltios a través de ella, y la misma corriente de flujo.

¿Por qué es este circuito mejorado por un alto retroalimentación de voltaje?

Answer 1

¿Por qué no sustituir el 10 MΩ resistencia de 1 MΩ y deshacerse de la salida divisor?

Es todo sobre el ruido térmico creado por el 10 Mohm resistencia. Un 10 Mohm resistencia a las 20 degC producirá un ruido del voltaje de 90 uV RMS a través de un 50 kHz de ancho de banda.

Compare esto con un 1 Mohm de resistencia produce un ruido de 28 de uV en el mismo ancho de banda a la misma temperatura. Que no es un 10:1 reducción de ruido del voltaje y ese es el punto aquí.

Por lo tanto, si se utilizan los 10 Mohm resistencia (para dar diez veces mayor que la ganancia de la señal) de 10:1 atenuar después en "bajo" valor de las resistencias, se puede lograr una significativa mejora neta en la relación señal a ruido (\$\sqrt{10}\$). Hay otros factores que hacen que este no es tan bueno como suena (tales como el ruido, la ganancia del circuito debido a que el fotodiodo del auto de capacitancia), pero, generalmente hablando, usted recibirá entre 5 dB y 10 dB de mejora en la SNR.

He aquí un poco de teoría acerca de la potencia de ruido producido por las resistencias a través de un ancho de banda determinado. Si usted necesita para ver los números reales, el uso de este sitio web como una calculadora: -

La potencia de ruido aumenta con la resistencia, pero, el ruido de voltaje solo aumenta con el cuadrado de la raíz de la resistencia. El voltaje de la señal aumenta con la resistencia.

¿Por qué es este circuito mejorado por un alto retroalimentación de voltaje?

Si el destino de la señal de nivel de salida es (por ejemplo) 10 Vp-p y adoptar la reducción de ruido método que se muestra a continuación, usted tiene que producir una señal de que es de 100 Vp-p con el fin de ser capaz de atenuar 10 Vp-p.