15MHz Fotodiodenplatine, Rückmeldung angefordert

Ich habe eine 2-Schicht-15-MHz-Fotodiodenverstärkerplatine entwickelt. Die erste Stufe ist ein Transimpedanzverstärker mit AD8065. Die zweite Stufe verwendet einen Stromrückkopplungsverstärker, THS3091. Die Stromversorgung erfolgt +/- 12 V von einer halbregulierten Quelle, die von außen in J2 eingespeist wird und dann mit einigen LDOs "rein" gemacht wird.

Mit der Formel aus dem Ad8065-Datenblatt sollte ich in der Lage sein, mithilfe der gezeigten Rückkopplungsschleife eine Bandbreite von mindestens 15 MHz zu erhalten. Die Platine:

Ich habe ein paar ungewöhnliche Dinge mit dieser Leiterplatte gemacht und ich habe einige Fragen;

1) Ich habe die Grundebene auf Vorschlag des Datenblattes weggeschnitten. Die hochohmigen Eingangsknoten dieser Operationsverstärker sind besonders anfällig für Streukapazität. Ein ähnliches Design findet sich bei TI, wo sie auch den Boden von den Eingangsknoten des Operationsverstärkers abschneiden. Dies scheint auch bei Operationsverstärkern mit Stromrückkopplung Standard zu sein, daher habe ich den gleichen Schnitt für den THS3091 durchgeführt.

Beachten Sie, dass ich den Boden so geschnitten habe, dass die Grundebene keine „Schleife“ bildet. Ist das richtig zu tun? Wäre es ratsam, sie mit einem Kondensator zu nähen?

2) Ich habe eine Schutzspur um den invertierenden Eingang des TIA hinzugefügt, um ihn vor streunenden Oberflächenströmen zu schützen. Ich habe dies getan, weil der Kurzschlussstrom meiner Fotodiode 1 uA beträgt, also schätze ich, dass ich ihn um den 10-100nA-Pegel verwenden werde. Da ich OSH-Park verwende, muss ich die Lötmaske manuell entfernen, aber das ist in Ordnung?

3) Ich bin nicht sicher, ob R7 überhaupt da sein sollte (ich habe einen Teil dieses Entwurfs von einem Kollegen geerbt). R4 / R9 gleichen den zugegebenermaßen minimalen Eingangsvorspannungsstrom aus, aber ich weiß überhaupt nicht, was R7 tut. Es scheint für die Impedanzanpassung zu sein, aber die Spuren hier sind so kurz, dass ich nicht denke, dass es wichtig ist?

4) In Bezug auf C3 und C4, für die keine Werte angegeben wurden, sollten diese meiner Meinung nach der Kapazität entsprechen, die am - Eingang des Operationsverstärkers angezeigt wird. Wieder etwas, das ich geerbt habe. Ansonsten macht das Design für mich Sinn.

Jede Rückmeldung zum Design und zur Leiterplatte wäre willkommen !!

Edit: eine weitere Sache, meine Platzierung des Bypass-Kondensators war etwas willkürlich; Beim Routing habe ich nicht wirklich verfolgt, welcher Kondensator welcher ist. Ich plane, die kleinsten Bypass-Kappen am nächsten zum Chip zu platzieren.

Mein erster Gedanke ist, dass Sie R7, R9, C3 und C4 insgesamt loswerden können. Ihr Operationsverstärker hat 1 pA Vorspannungsströme, um Himmels willen. Die durch den Vorspannungsstrom und den Rückkopplungswiderstand erzeugten Eingangsversätze betragen etwa 25 nV.

Ich bin jedoch äußerst zweifelhaft, ob Sie die gewünschte Antwort erhalten können. Sie sprechen nur von einer übermäßigen Verstärkung von 5 bei 15 MHz, und das ist aus der Ferne nicht ausreichend. Wenn die Schaltung mit einer Eingangskapazität von 2 pF modelliert wird, ist es möglich, mit einem 2,5-k-Rückkopplungswiderstand eine Leistung von 15 MHz zu erzielen, aber sie reagiert sehr empfindlich auf den Wert des Rückkopplungskondensators, und das ist niemals ein gutes Zeichen.

Das Anbringen eines Schutzrings an der PD scheint Zeitverschwendung zu sein, da Sie eindeutig nicht mit extrem niedrigen Strömen arbeiten und die Eingangskapazität dadurch etwas erhöht wird.