Estoy tratando de mejorar el diseño de un amplificador de transimpedancia al cambiar el amplificador operacional que actualmente estoy usando por otro. El problema al que me enfrento ahora es que no estoy seguro de cómo elegir un buen amplificador operacional según mis necesidades.
El circuito del amplificador de mi transimpedancia se muestra a continuación. Estoy usando el fotomultiplicador de silicio SensL MicroFJ-60035 (SiPM), y el amplificador que estoy usando actualmente es el TI OPA656.
SensL requiere que le des su correo electrónico para su hoja de datos, pero intentaré poner información en el dispositivo aquí. Si necesita más información, hágamelo saber y agregaré más información aquí. El rango espectral del sensor varía de 200 a 900 nm, y su tasa de conteo oscuro es de 80 kHz / mm al cuadrado. Tiene una ganancia típica de 5.3 * 10 ^ 6, un parámetro de corriente oscura de 4.1 uA y un tiempo de subida de 300 ps. Además, el sensor está clasificado para una corriente máxima de 15 mA.
El OPA656 es un amplificador de realimentación de voltaje con una velocidad de giro de 295 V / us, y tiene un producto de ancho de banda de ganancia de 230 MHz y un ancho de banda de 500 MHz. Tiene una corriente de polarización de entrada de 1 pA y tiene un voltaje de desplazamiento de entrada de 100 uV. Además, la capacitancia en la salida del ánodo es 4000 pF. La hoja de datos nunca dijo acerca de la capacitancia en la salida del cátodo.
En este momento, el problema al que me enfrento con mi diseño es la velocidad. Actualmente, es muy lento, con el tiempo de subida a 14 ns. Mi equipo y yo hemos logrado reducir el tiempo de subida del circuito a aproximadamente 6,5-9 ns al reducir la resistencia de realimentación de 470 ohmios a 25 ohmios, pero la ganancia es muy pequeña, con una amplitud máxima de alrededor de 160 mV. Estoy tratando de encontrar un nuevo amplificador operacional que permita un tiempo de subida más rápido sin la necesaria disminución de ganancia.
Como hice algunas investigaciones, no necesariamente tengo una comprensión completa de los matices del diseño del amplificador operacional, por lo que me centré principalmente en la velocidad de respuesta. Sin embargo, encontré que a medida que aumenta la velocidad de giro, el ancho de banda disminuye. Aquí está mi primer número. Mi equipo necesita un cierto requisito de ancho de banda, pero si la relación entre la velocidad de giro y el ancho de banda del amplificador operacional es inversamente proporcional, ¿cómo puedo determinar la cantidad de ancho de banda que necesito para mi aplicación? ¿Se basa en mi SiPM o en el entorno de prueba en el que se prueba el SiPM?
Mi siguiente pregunta también se relaciona con el ancho de banda del amplificador operacional. Un BW más pequeño significa que el amplificador no funcionará en señales de alta frecuencia fuera de su rango, pero ¿cómo afecta eso al voltaje de salida? Encontré algunos modelos SPICE de mi SiPM así como el OPA656 y algunos posibles amplificadores de reemplazo (específicamente el AD8014, ADA4895, ADA4860 y el AD8001). Estos reemplazos tienen una velocidad de giro más rápida, pero el ancho de banda es menor. ¿Un ancho de banda más pequeño resultaría en un voltaje de salida más pequeño pero más rápido? Si este es el caso, entonces no es un problema demasiado grande. No necesariamente necesitamos una señal de voltaje grande; tener uno entre 600 y 850 mV es suficiente para nuestras necesidades.
