LTC6560具有输出多路复用功能的单通道跨阻抗放大器技术手册

概述
LTC6560 是一款低噪声、跨阻抗放大器 (TIA)，具有 220MHz 带宽。LTC6560 具有低噪声、高跨阻抗和低功耗特性，因而非常适合采用雪崩光电二极管 (APD) 的 LIDAR 接收器。LTC6560 具有 74kΩ 跨阻抗增益和 30µA 线性输入电流范围。当采用总输入电容为 2pF 的输入电路时，输入电流噪声密度为 4.8pA/√ Hz 。(在 200MHz)。通过采用较低的电容，进一步改善了噪声和带宽。LTC6560 采用单 5V 电源工作，功耗仅 90mW。利用 LTC6560 的输出多路复用器，可将多个 LTC6560 器件组合成单个输出。LTC6560 的快速过载恢复和快速输出多路复用功能使其非常适合具有多个 APD 的 LIDAR 接收器。其单端输出在 100Ω 负载下能摆动 2V P-P 。其低阻抗运放型输出专为驱动反向端接 50Ω 电缆而设计。

LTC6560 采用紧凑型 3mm × 3mm 16 引脚无引线 QFN 封装，该封装具有裸露衬垫，以进行热管理并实现低电感。
数据表：*附件：LTC6560具有输出多路复用功能的单通道跨阻抗放大器技术手册.pdf

应用

• LIDAR 接收器
• 工业成像

特性

• 220MHz –3dB 带宽，具有 2pF 输入电容
• 单端输出
• 74kΩ 互阻增益
• 200MHz (2pF) 时输入电流噪声密度为 4.8pA/√Hz
• 200MHz (2pF) 以上时集成输入电流噪声为 64nARMS
• 线性输入范围 0µA 至 30µA
• 过载电流 > ±400mA（峰值）
• 快速过载恢复：1mA (10ns)
• 快速输出多路复用：<50ns
• 5V 单电源
• 功耗为 90mW
• 100Ω 负载时输出摆幅为 2VP-P
• 3mm × 3mm 16 引脚 QFN 封装
• 输出多路复用器结合了多个 LTC6560 器件
• 符合汽车应用的 AEC-Q100 标准

典型应用

引脚配置描述

引脚功能

• (V_{CCO})（引脚1） ：输出级正电源引脚。典型值为5V。对于单电源工作模式，(V_{CCO})可连接到(V_{CC1}) 。应在尽可能靠近(V_{CCO})引脚与地之间放置1000pF和0.1μF的旁路电容。
• DNC（引脚2至4、7至10、13、16） ：请勿连接引脚，不要连接这些引脚，以免影响电路功能。
• IN（引脚5） ：跨阻放大器输入引脚。当通道激活时，该引脚内部偏置为1.55V。具体建议见“应用”部分。
• (V_{REF})（引脚6） ：跨阻放大器基准电压引脚。此引脚为跨阻放大器设置输入直流电压。(V_{REF})引脚应使用至少0.1μF的高品质陶瓷旁路电容进行旁路，且旁路电容应靠近(V_{REF})引脚放置。(V_{REF})引脚具有约1.4kΩ的戴维南等效电阻，并且可以由外部电压驱动。如果未向(V_{REF})施加电压，在5V电源下，它将浮空至约1.55V。
• (V_{CC1})（引脚11） ：输入级正电源引脚。典型值为5V。应在尽可能靠近(V_{CC1})引脚与地之间放置1000pF和0.1μF的旁路电容。
• O_MUX（引脚12） ：输出复用数字输入控制引脚，用于控制输出复用功能。当多个LTC6560在输出端组合使用时，该引脚起作用。O_MUX为低电平时，输出使能；O_MUX为高电平时，输入与输出解耦。其默认值为0V。除非第二个LTC6560在输出端直流耦合，否则该引脚不起作用。有关如何使用O_MUX扩展多个LTC6560的通道数的信息，请参见“应用”部分。O_MUX引脚内部有一个29kΩ的下拉电阻。
• OUTTERM（引脚14） ：跨阻放大器输出引脚，内部串联有50Ω电阻。
• OUT（引脚15） ：跨阻放大器输出引脚，内部无串联50Ω电阻。
• GND（裸露焊盘引脚17） ：负电源引脚。通常接地。裸露焊盘（引脚17）应有多个过孔连接到下方接地层，以实现低电感和良好的热传递。

典型性能特征

框图

运行原理

LTC6560是一款带输出复用功能的跨阻放大器。跨阻放大器将输入电流转换为输出电压。输出复用功能（O_MUX）允许多个单通道LTC6560器件组合使用。例如，2、4、6或8个电流输入通道可轻松复用为单个电压输出。

在典型的激光雷达（LIDAR）应用中，LTC6560对雪崩光电二极管（APD）的输出电流进行放大。APD在接近击穿状态下偏置，以实现高电流增益。在强光照射下，APD能够传导大电流，通常超过1A。LTC6560能够承受并快速从大过载电流中恢复。快速过载恢复对于激光雷达应用至关重要。在恢复过程中，任何跨阻放大器都不会因后续脉冲而失明。LTC6560能在12ns内从1mA饱和事件中恢复，且无相位反转，从而最大限度减少这种数据丢失形式。当输入电流超过线性范围时，输出脉冲宽度会变宽。不过，恢复时间仍在10ns左右，见图10和图11中的脉冲拉伸与输入电流关系图。

在内部，LTC6560由多个级组成。第一级是跨阻放大器。第二级电压增益级连接到最终的输出缓冲器，该缓冲器能够在100Ω负载上驱动2V峰峰值的摆幅。

为提高激光雷达系统的空间分辨率，通常会部署多个APD，且常以阵列形式布置。为实现最大带宽，每个APD像素都必须有专用的跨阻放大器，因为增加(C_{IN})会降低带宽。LTC6560的输出复用功能允许实现紧凑的多通道设计，无需外部多路复用器。多个LTC6560与多个单个APD配合使用，可最大限度减少走线电容、成本和解决方案尺寸。