Усилитель для фотодиода с шумом 5 fA/sqrt(Hz) с полосой до 30-50Мгц, как? Опции

[_pv]

Здравствуйте, товарищи.
Подскажите, пожалуйста, чего бы почитать про то как человечество делает малошумящие усилители.

а то если взять емкость диода, усилителя ~ 3-5 пФ, то для полосы 30Мгц сопротивление обратной связи будет ~1кОм. Температурный токовый шум резистора 1кОм: sqrt(4kT/R) = 5pA / sqrt(Hz) (уже на 3 порядка больше фотодиода), это без учёта шума операционного усилителя в несколько nV/sqrt(Hz), которые еще на порядок больший вклад дадут...

[MosAic]

Это точно, для новичков нужно было дать матчасть. Могу еще порекомендовать А. К. Нарышкин "Противошумовые коррекции в транзисторных усилителях", "Связь", 1974 г. Написано идеально, разобрано детально. С тех пор ничего существенного к этой теме добавлено не было, насколько знаю.

Полевики действительно любят ток стока побольше. В этой области увеличивается крутизна и поэтому уменьшаются приведенные ко входу шумы. На практике это обычно 10-20 мА при напряжении питания порядка 10 В. Но известные мне подходящие высокочастотные полевики имеют входную емкость около 2 пФ (например BF998). Буду очень признателен, если кто-то сообщит другие модели с меньшей входной емкостью и крутизной не менее 30 мСм на диапазон UHF.

И на счет интегрирования вы тоже правы, SIA. Простая противошумовая коррекция это и есть интегрирование сигнала на входной емкости с последующим восстановлением формы сигнала после усиления на дифференцирующей цепочке. Она применяется в любых усилителях. не только трансимпедансных.

Спасибо за дополнения

[jam]

Полевики действительно любят ток стока побольше. В этой области увеличивается крутизна и поэтому уменьшаются приведенные ко входу шумы. На практике это обычно 10-20 мА при напряжении питания порядка 10 В. Но известные мне подходящие высокочастотные полевики имеют входную емкость около 2 пФ (например BF998). Буду очень признателен, если кто-то сообщит другие модели с меньшей входной емкостью и крутизной не менее 30 мСм на диапазон UHF.

Спасибо за дополнения

3sk323

[MosAic]

3sk323

Спасибо, уважаемый jam. Прибор, конечно, любопытный. Однако, не указана почему-то нигде входная емкость. Для всех остальных малосигнальных MOSFET Ренесаса указана, а для этого нет. Может она не нормируется из-за сильного разброса? Любопытно...

Тут надо разделить мух от котлет- полевики нужны именно с изоляцией p-n переходом -JFET- они шумят меньше MOSFET и работают при нулевом или отрицательном смещении на затворе. MOSFET в таких схемах без внешнего смещения практически неработоспособны, а делитель смещения своими шумами и утечками убьет всю логику схемы.

Знаете, у меня вот какое представление по этому поводу:
1. JFET не забираются в UHF. Просто в силу принцыпа действия. В начале этого века JFETы на арсениде галлия едва дотягивали, если не изменяет память, до 30-70 МГц. В то же время, MOSFET работали уже на десятках гигагерц. Вернусь домой через пару недель - уточню в своих книжках.
2. JFET, как правило, имеют сравнитеьно небольшую крутизну по сравнению с MOSFET при одинаковой входной емкости. Это большой минус для малошумящих усилителей высокой частоты, как впрочем и значительная входная емкость этих приборов.
3. JFET имеет преимущество перед нормальными MOSFET только на низких частотах (порядка десятка килогерц, а то и ниже). И связано это именно с шумом 1/f (розовым). Просто есть такая качественная зависимость, что чем резче границы между структурами полупроводникового прибора, тем больше розовый шум. У JFET граница канала размытая и действительно именно розовый шум у лучших представителей на удивление низкий.
4. JFET проигрывает MOSFET еще и по току утечки (а следовательно и по дробовому шуму). В некоторых приложениях это может быть существенно. Например при измерении очень низких освещенностей, когда ловятся практически отдельные фотоны.

Прошу считать все изложенной моим личным "сухим остатком", оставшимся от просеивания литературы и некоторого опыта. Если в чем-то ошибся, буду рад узнать о своих заблуждениях.