请教：运算放大器放大电流信号？高速。谢谢！

只看该作者 · 2009-8-12 09:19

本帖最后由 savagezp 于 2009-8-13 14:22 编辑

有一微弱电流信号，大小在5uA-----50uA不断变化。
为一阶梯状的信号，如图所示，变换频率很快（100MHz）。
现在准备用OPA对其放大，
第一级用跨阻放大，放大成电压输出。
第二级用电压-电压放大，放大成电压输出。
希望输出为放大了的阶梯状电压信号。电压范围在0.1V至5V之间。
光电流的变化范围为5uA至50uA.（在5uA,10uA,15uA,......50uA之间跳变）
经过第一级放大（跨阻放大）后电压范围为1mV至50mV.(放大1000倍)
再经过第二级放大（电压-电压放大）后电压范围为0.1V至5V（放大100倍）
以愚之见，按lanmp的建议，ADA4817做第一级放大，再用AD8045做第二级放
ADA4817的参数如下：
FEATURES
High speed
−3 dB bandwidth (G = 1, RL = 100 Ω): 1050 MHz
Slew rate: 870 V/μs
0.1% settling time: 9 ns
Low input bias current: 2 pA
Low input capacitance
Common-mode capacitance: 1.3 pF
Differential-mode capacitance: 0.1 pF
Low noise
4 nV/√Hz @ 100 kHz
2.5 fA/√Hz @ 100 kHz
Low distortion
−90 dBc @ 10 MHz (G = 1, RL = 1 kΩ)
Offset voltage: 2 mV maximum
High output current: 40 mA
Supply current per amplifier: 19 mA
Power-down supply current per amplifier: 1.5 mA

AD8045参数如下：
FEATURES
Ultralow distortion
SFDR
−101 dBc @ 5 MHz
−90 dBc @ 20 MHz
−63 dBc @ 70 MHz
Third-order intercept
43 dBm @ 10 MHz
Low noise
3 nV/√Hz
3 pA/√Hz
High speed
1 GHz, −3 dB bandwidth (G = +1)
1350 V/μs slew rate
7.5 ns settling time to 0.1%
Standard and low distortion pinout
Supply current: 15 mA
Offset voltage: 1.0 mV max
Wide supply voltage range: 3.3 V to 12 V

不知这个方案如何，谢谢。。。

只看该作者 · 2009-8-12 10:07

难。带宽至少要上GHz，Slew Rate由你的输出幅度决定，不过至少要上千。至于输入电流，用FET输入的应该可以。不过满足这几个条件的运放没见过。

只看该作者 · 2009-8-12 10:13

帮手顶起，我都想请高手请教

只看该作者 · 2009-8-12 10:15

难。带宽至少要上GHz，Slew Rate由你的输出幅度决定，不过至少要上千。至于输入电流，用FET输入的应该可以。不过满足这几个条件的运放没见过。
lanmp 发表于 2009-8-12 10:07

谢谢您。
不理解的是，
为什么带宽要上GHz啊，比输入的信号频率还高10倍？
如果输出的幅度在0----3.3V的话，slew rate的量级大概是多少呢？

只看该作者 · 2009-8-12 10:32

我初步选了一款运算放大器，请多指教。
AD8045.
FEATURES
Ultralow distortion
SFDR
−101 dBc @ 5 MHz
−90 dBc @ 20 MHz
−63 dBc @ 70 MHz
Third-order intercept
43 dBm @ 10 MHz
Low noise
3 nV/√Hz
3 pA/√Hz
High speed
1 GHz, −3 dB bandwidth (G = +1)
1350 V/μs slew rate
7.5 ns settling time to 0.1%
Standard and low distortion pinout
Supply current: 15 mA
Offset voltage: 1.0 mV max
Wide supply voltage range: 3.3 V to 12 V

只看该作者 · 2009-8-12 10:42

这个的输入偏置电流和Offset太大了，都到了u**了，会吃掉你的信号的。带宽要上G是因为你要放大的，带宽要下降的。就算上了GHz也不能用太大的Rf。后面肯定还需要一级电压放大的。AD8045可以用在后面这级。

只看该作者 · 2009-8-12 10:49

这个的输入偏置电流和Offset太大了，都到了u**了，会吃掉你的信号的。带宽要上G是因为你要放大的，带宽要下降的。就算上了GHz也不能用太大的Rf。后面肯定还需要一级电压放大的。AD8045可以用在后面这级。 ...
lanmp 发表于 2009-8-12 10:42

我理解也是肯定要两级放大。
前一级转换成电压，然后第二级再用电压--电压放大。

“就算上了GHz也不能用太大的Rf”，请问您这句话里的Rf是指什么呢？

只看该作者 · 2009-8-12 12:06

你可以试试用ADA4817作第一级。数据手册第19也有一个做点流放大的原理图，你看看就知道。不过你的要求比那个图里面的还要高。

只看该作者 · 2009-8-12 14:10

本帖最后由 savagezp 于 2009-8-12 17:04 编辑

你可以试试用ADA4817作第一级。数据手册第19也有一个做点流放大的原理图，你看看就知道。不过你的要求比那个图里面的还要高。
lanmp 发表于 2009-8-12 12:06

谢谢您，
型号都帮我指出了，多谢。
ADA4871数据手册里正是我实际项目中的，就是探测光电二级管（photodiode）的微弱信号。
由于前端的光信号过来是别人做的，不知道是什么量级，所以我现在只能往富裕的参数去选，

只看该作者 · 2009-8-13 08:33

现在确认前面是uA量级的电流，

以下两者难以兼得：
（1）带宽
（2）失调电流（offset current）和信号电流太接近。

只看该作者 · 2009-8-13 10:21

看你的图里面分辨率应该不是很高啊。几百pA的应该没问题啊。

只看该作者 · 2009-8-13 11:30

看你的图里面分辨率应该不是很高啊。几百pA的应该没问题啊。
lanmp 发表于 2009-8-13 10:21

呵呵。。这个图只是我自己画的一个示意图。
前面来的电流信号有以下特点：
频率高，100Mhz.
大小在uA量级，不断地阶梯变化。（一直不明白这个到底算不算直流？？？）

嗯，您所提到的“分辨率”，是指每个“阶梯”之间的最小电流差吧，这个，应该不是很大。

只看该作者 · 2009-8-13 11:41

ADA4817的slew rate是870V/us，要输出幅度为5v的话，不知能不能满足要求，
这个应该可以算出来吧

只看该作者 · 2009-8-13 11:45

显然不能。你想1级就到5V是不可能的。

2万 · 2009-8-13 11:49

基本上... 这个... 很难！

不，不是很难，而是相当的难！相当相当的难~~~~

3万 · 2009-8-13 13:30

先说你的信号从哪来，特性如何，需要得到什么样的输出……传感器处理特殊的信号是要用特殊的方法的。
举个最简单的“传感器”——收音机。从微弱的电波到解调信号输出，还从没见过有用运放来实现的……

如果你的信号只需测量出功率或有效值，难道还要用昂贵而且很可能对华禁运的运放，加上高性能的FPGA，跑跑傅立叶才能算出来？一个便宜的LOG-AMP就搞定了……

只看该作者 · 2009-8-13 13:57

显然不能。你想1级就到5V是不可能的。
lanmp 发表于 2009-8-13 11:45

这个，应该是先放大到mV级，
然后再通过二次放大到V级。。。

只看该作者 · 2009-8-13 14:08

本帖最后由 savagezp 于 2009-8-13 14:25 编辑

先说你的信号从哪来，特性如何，需要得到什么样的输出……传感器处理特殊的信号是要用特殊的方法的。
举个最简单的“传感器”——收音机。从微弱的电波到解调信号输出，还从没见过有用运放来实现的……

如果你的信 ...
mohanwei 发表于 2009-8-13 13:30

感谢您的恳切回复。

信号是从光电二极管来，
接受的光信号功率为uP级，

光电二极管的光电流输出级别为uA，暗电流大小级别是在nA。

通过光电二极管接受不断变换的光信号，变化频率为100MHz。
例如：
光电流的变化范围为5uA至50uA.（在5uA,10uA,15uA,......50uA之间跳变）
经过第一级放大（跨阻放大）后电压范围为1mV至50mV.(放大1000倍)
再经过第二级放大（电压-电压放大）后电压范围为0.1V至5V（放大100倍）
以愚之见，按lanmp的建议，ADA4817做第一级放大，再用AD8045做第二级放大。