Primero, no nos preocupemos por la ganancia, sino que obtengamos la carga delta del fotodiodo convertida en una tensión delta sana y amortiguada en la salida de una primera etapa. Supongamos que 20pF de PhotoDiode establece el piso de ruido total (sqrt (kt / c), que es 7microvolts RMS. Su señal es 50uVpeak, o 25uV por encima o por debajo de algún umbral de detección. ¿Qué podemos hacer con eso?
sesguemos un bipolar CE NPN a 26 mA, proporcionando GM de 1 amp / volt o 50uA / 50uV.
Suponiendo que la resistencia del colector es de 100 ohmios (valor bajo, por lo que tenemos una esperanza legítima de alcanzar 2GHz BW), nuestra tensión delta de salida es 50uA * 100 ohmios, o 5 miliVoltios. [por cierto, 1pF y 100 ohms es 100pS, o 1.6GHz F3dB]
Ponga un seguidor de emisor en eso, funcionando a 10 mA, por lo que Rout es de 2,6 ohmios, y AC acopla ESO a una copia de la primera etapa, produciendo una salida de 500 milivoltios.
Sin un TIA a la vista.
El 2SC5646A tiene 12.5GHz Ftau a 3 voltios y 15 mA, con Cob de 0.5pF típico.
simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab
Advertencias: (1) la capacitancia del fotodiodo puede causar la oscilación de la CommonBase Q1. Si es así, suelde SurfaceMount 10Ohms directamente debajo de la base del transistor. Levante literalmente el cable de la base SOT-23 y deslice un 10 Ohm por debajo de ese cable.
(2) para más velocidad, aumentar VDD; o reducir R1 a 50 ohmios; R1 tiene 0.5 + 0.5pF en paralelo (COb Q1, Cob Q2), o 100picoSec tau, solo 1.6GHz.
(3) reduzca la resistencia de configuración de la transconductancia [queremos gm de 1 / 1_ohm] a 33 o 24 ohms, y reduzca el voltaje de la base del potenciómetro; esto proporciona más Vce en Q1 para un mayor ancho de banda. (4) el circuito tiene poco espacio para la cabeza en Q2, por lo que puede saturarse; Considere la posibilidad de reducir la resistencia de colector inferior para obtener más espacio para la cabeza.
¿Qué tenemos (pensamos) que tenemos aquí? Colector tau de 100 ohm * 0.5pF (solo 1 de las cargas Cob) o Tau de 50 picosegundos, soportando datos de 15GB / seg. Con una entrada de 20uA, obtenemos una salida de 100 ohm * 20uA = 2 milivoltios (desde el colector Q1, el emisor Q2) a 2,6 ohms Rout, o ~~ 50x la corriente como el PD provisto.
Podemos cambiar la ganancia por ancho de banda, aumentando R1 a 200 ohmios con 100pS tau. Eso requiere usar 6 voltios de VDD y reducir el Remitter de Q1.
