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アナログ電子回路コミュニティサービス終了のお知らせ

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nobu-tech
タイトル
トランスインピーダンスアンプ(I/Vアンプ)と積分アンプの違い
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アクセス1230
カテゴリーアンプ&コンパレータ
キーワード 積分アンプ   フォトディテクタ   トランスインピーダンスアンプ   フィードバック抵抗   コンデンサ   Powered by Yahoo
投稿日時17/03/13 15:58
トランスインピーダンスアンプと積分アンプの違いについて教えてください。
フォトディテクタからの電流をトランスインピーダンスアンプで電圧に変換する回路は一般的にフォトディテクタをアンプの反転入力に繋げ、フィードバック抵抗と位相補償のコンデンサを繋げると思います。
出力の帯域はアンプのGBWとフォトダイオードの静電容量とフィードバック抵抗で簡易計算できると思います。
この回路は、積分アンプとして動作することがあるのでしょうか?

I/Vアンプと積分アンプの違いは、信号の周波数に応じてフィードバック抵抗のインピーダンスが支配的になればI/Vアンプ、抵抗と並列に接続されたコンデンサのインピーダンス(1/2πfC)が支配的になれば積分回路となるとするとフォトダイオードに照射する変調光が低周波の場合は積分となり、周波数が高くなるとI/Vアンプとして働いてしまうのでしょうか?

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nobu-tech 回答番号 5
タイトル
Vout=-Iin・R/(1+jωC2R)
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アクセス923
投稿日時17/04/14 11:52
dongdongさんありがとうございます。
>Vout=-Iin・R/(1+jωC2R)
なるほどです。
> フォトダイオードに照射する変調光が低周波の場合は積分となり、周波数が高くなるとI/Vアンプとして働いてしまうのでしょうか?
ご指摘の通り、これは逆ですね。spiceで確認してみたら逆でした。

dongdong 回答番号 4
タイトル
設計担当の説明を聞いたらどうでしょう?
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アクセス1183
投稿日時17/03/18 11:11
> 担当者の間で意見が分かれでいます。
とりあえず回路設計担当者に説明を受けたらどうでしょうか?
回路設計とゆうのは、計算して定数を決定し、部品を選択するのが仕事だから、質問にあるような疑問点は氷解するはずです。

簡単に検討すれば;
ディテクタの容量をC1、フィードバック抵抗をR、Rに並列に入れる容量をC2とします。
ディテクタは電流源と考えられるからこれをIinとし、OPアンプを理想的として、出力電圧をVoutとします。
そうすると伝達特性は、
Vout=-Iin・R/(1+jωC2R)
となります。
ここで、
(1) |jωC2R|<<1のとき
Vout≒-Iin・R
となって、I/V変換器となります。
(2) |jωC2R|>>1
Vout≒-Iin/jωC2
となります。
回路設計担当者に確認すればわかりますが、「jω」とゆうのは「微分演算子」だから、その逆は
1/jω→∫dt
で、積分器になります。
つまり周波数が低ければI/V変換器となり、高くなると積分器になります。
周波数や定数を入れた計算は、自分でやってみて下さい。

OPアンプが理想的でないときは、OPアンプのオープン・ループ・ゲインAを
A=A0/(1+jω/ωc)
ここで、A0:直流ゲイン、ωc:直流ゲインから3dB低下するコーナー角周波数
として計算できますが、ここら辺は回路設計担当者の得意分野でしょう。

そうすると、
> I/Vアンプと積分アンプの違いは、信号の周波数に応じてフィードバック抵抗のインピーダンスが支配的になればI/Vアンプ、
> 抵抗と並列に接続されたコンデンサのインピーダンス(1/2πfC)が支配的になれば積分回路となるとすると
> フォトダイオードに照射する変調光が低周波の場合は積分となり、
> 周波数が高くなるとI/Vアンプとして働いてしまうのでしょうか?
とゆうのは逆方向で、回路設計担当者に説明を受けたら全くおかしいことがわかると思います。

リカルド 回答番号 3
タイトル
どのような波形を期待して、どのようになったのですか
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アクセス1166
投稿日時17/03/15 08:55
>変調されたレーザー光をフォトダイオードで受光し

 そのような回路は作った事が無いので何とも言えません。
 どのような波形を期待して、どのようになったのですか。

 波形が鈍るという事ですか。レーザー光の波形は鈍っていないのかなど、色々な要素が有ります。
 矩形波も拡大すれば鈍っている訳だし。
 オシロのプローブの調整をしていなかったなどと言う単純なものかも知れません。

nobu-tech 回答番号 2
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IVアンプは積分動作するのか?
ポイント
pt.
アクセス1222
投稿日時17/03/14 23:28
リカルドさん回答ありがとうございます。
質問が回りくどかったようですね。
実は、変調されたレーザー光をフォトダイオードで受光し、その出力をIVアンプで電圧に変換していますが、その電圧の波形が積分された様になっていて、変調光が積分の様な状態なのかIV変換で積分されたか担当者の間で意見が分かれでいます。
変調周波数は数KHZ〜数MHZでフィードバック抵抗は5Kオーム程度、位相補償は2pF、ディテクタの容量は6pF、アンプはOPA657です。
アンプはいずれ、リニアテクノロジーのGBWが4GHZの電圧帰還のアンプに変更しようと思っています。
IV変換で積分のようになるのてしょうか?

リカルド 回答番号 1
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I/Vアンプと積分アンプの違い
ポイント
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アクセス1320
投稿日時17/03/14 00:33
>I/Vアンプと積分アンプの違いは

I/Vアンプは良く見かける反転増幅器の入力抵抗がゼロオームになっている。
 積分アンプは帰還抵抗の部分がコンデンサに置き換わっている。

 質問者さんの回路は、反転増幅器で高域増幅度を落とすためにコンデンサを抵抗と並列に入れている。

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