高速多通道CCD預(yù)放電路設(shè)計(jì)
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2 CCD預(yù)放電路的電路板設(shè)計(jì)
高速運(yùn)算放大器的電路板設(shè)計(jì)是電路實(shí)現(xiàn)的一個(gè)非常重要的部分。即使電路原理設(shè)計(jì)的再好，隨意的電路板設(shè)計(jì)也會(huì)使電路達(dá)不到要求甚至產(chǎn)生問(wèn)題。其中，高速運(yùn)算放大器的穩(wěn)定性會(huì)受到電路板設(shè)計(jì)的重要影響。電路板對(duì)電路性能的影響產(chǎn)生的主要原因是電路板的寄生參數(shù)問(wèn)題。例如一個(gè)運(yùn)算放大器在電路實(shí)現(xiàn)后的等效電路如圖3所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/201809/388654.htm
運(yùn)算放大器的反相端對(duì)地電容對(duì)放大器的穩(wěn)定性具有較大的影響。因?yàn)榉聪喽说膶?duì)地電容和反饋電阻Rf在反饋通路上形成了一個(gè)額外的極點(diǎn)，該極點(diǎn)使得相位延遲。相位延遲會(huì)使得在高頻時(shí)，負(fù)反饋?zhàn)兂闪苏答?，從而?dǎo)致自激振蕩。解決這一問(wèn)題的方法就是把這一寄生電容去除。在具體電路板實(shí)現(xiàn)時(shí)，就是把反饋端下面的地平面去除。一個(gè)雙通道的運(yùn)算放大器布局布線(xiàn)圖如圖4所示。該放大器為DIP8封裝，其中2腳和6腳為兩個(gè)通道的反饋端。所以2腳和6腳下面的地平面要去除。而反饋電阻焊盤(pán)下面的地平面同樣也要去除。這樣反饋通道中的寄生電容就降到了最低，可以保證放大器的穩(wěn)定工作。此外，放大器穩(wěn)定工作和低噪聲工作的前提是電源要合理去耦。圖4中正負(fù)電源的去耦電容都盡可能近地靠近相應(yīng)電源管腳放置。這樣可以有效地降低去耦電路的等效電感，在較寬的頻帶內(nèi)提供足夠的去耦。
3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)，對(duì)設(shè)計(jì)的電路利用LTspice軟件進(jìn)行了電路仿真。CCD輸出等效電阻Rc為300 Ω。走線(xiàn)寄生電容Cp為20 pF。其3 dB帶寬只有26．5MHz，其幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)曲線(xiàn)如圖5所示。預(yù)放電路的帶寬應(yīng)該為CCD像素轉(zhuǎn)移頻率的4～5倍。因此如果像素時(shí)鐘頻率達(dá)到25MHz，那么寄生電容就嚴(yán)重限制了電路帶寬。所以需要進(jìn)行高頻補(bǔ)償來(lái)展寬帶寬。這里Rf取值為1 kΩ，Rg取值為0．28 kΩ，Cg取值為4．7 pF，這時(shí)就能滿(mǎn)足式(3)的要求。
圖6所示為補(bǔ)償后的頻率響應(yīng)，可見(jiàn)帶寬擴(kuò)展已經(jīng)超過(guò)了100 MHz。
評(píng)論