LTC6561提供输出复用的四通道复用跨阻放大器技术手册

概述
LTC6561 是一款低噪声、四通道、跨阻抗放大器 (TIA)，具有 220MHz 带宽。LTC6561 多通道跨阻抗放大器具有低噪声、高阻抗和低功耗特性，因而适合于使用雪崩光电二极管 (APD) 的 LIDAR 接收器。此放大器具有 74kΩ 的跨阻抗增益和 30µA 的线性输入电流范围。使用总电容为 2pF 的 APD 输入电路，200MHz 时的输入电流噪声密度为 4.5pA/√Hz。在电容较低的情况下，噪声和带宽也会进一步改善。该器件只需要 5V 单电源，并且仅消耗 220mW。利用内部 4 对 1 多路复用器以及 LTC6561 的输出多路复用器，可以组合多个 4 通道 LTC6561 器件以直接与 12、16 和 32 通道 APD 阵列相连接。LTC6561 的快速过载恢复和快速通道切换特性使其适合具有多个 APD 的 LIDAR 接收器。在 100Ω 负载条件下，其单端输出可以摆动 2V P-P ，而其低阻抗运放型输出能够驱动向后设终端的 50Ω 电缆。

LTC6561 内置在一个紧凑的 4mm x 4mm 24 引脚无引线 QFN 封装中，该封装具有裸焊盘以进行热管理并实现低电感。
数据表：*附件：LTC6561提供输出复用的四通道复用跨阻放大器技术手册.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 跨阻抗增益
• 200MHz (2pF) 时输入电流噪声密度为 4.5pA/√Hz
• 200MHz (2pF) 以上时积分输入电流噪声为 56nARMS
• 线性输入范围 0µA 至 30µA
• 过载电流 > ±400mA（峰值）
• 快速过载恢复 12ns，1mA
• 快速通道切换 < 50ns
• 5V 单电源
• 4 个通道的功耗为 220mW
• 100Ω 负载时输出摆幅为 2VP-P
• 4mm × 4mm 24 引脚 QFN 封装
• 输出多路复用器 (MUX) 结合了多个 4 通道器件以创建 4、8、12、16、24、32 通道解决方案

典型应用

引脚配置描述

引脚功能说明

• (V_{CCO})（引脚1、18） ：输出级的正电源引脚。典型值为5V。对于单电源工作模式，(V_{CCO})可连接到(V_{CC1})或(V_{CC2}) 。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。两个(V_{CCO})引脚在内部是连接在一起的。
• CHSEL0（引脚2） ：通道选择的最低有效位（LSB） ，CMOS输入引脚。CHSEL0引脚内部有一个29kΩ的下拉电阻，默认值为0V。
• (V_{CC1})，(V_{CC2})（引脚3、16） ：正电源引脚。典型值为5V。应在尽可能靠近(V_{CC1,2})引脚与地之间放置1000pF和0.1μF的旁路电容。(V_{CC1})（引脚3）和(V_{CC2})（引脚16）在内部是连接在一起的。
• (V_{REF1})，(V_{REF2})，(V_{REF3})，(V_{REF4})（引脚4、9、10、15） ：分别为通道1、2、3、4的跨阻放大器基准电压引脚。该引脚为每个跨阻放大器设置输入电压。(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。每个(V_{REF})引脚都应使用至少0.1μF的高品质陶瓷旁路电容进行旁路，且旁路电容应靠近其引脚放置。
• GND（引脚5、8、11、14、21、22，裸露焊盘引脚25） ：负电源引脚。通常接地。所有GND引脚和裸露焊盘必须连接到相同电压。裸露焊盘（引脚25）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。
• IN1，IN2，IN3，IN4（引脚6、7、12、13） ：分别为通道1、2、3、4的跨阻放大器输入引脚。该引脚内部偏置为1.55V。具体建议见“应用”部分。
• Q_MUX（引脚17） ：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LTC6561在输出端组合使用时，该引脚起作用。Q_MUX为低电平时，输出使能；Q_MUX为高电平时，所有4个输入从输出端解耦。其默认值为0V。除非第二个LTC6561在输出端直流耦合，否则该引脚不起作用。有关如何使用Q_MUX扩展多个LTC6561的通道数的信息，请参见“应用”部分。Q_MUX引脚内部有一个29kΩ的下拉电阻。
• DNC（引脚19） ：不连接引脚，请勿连接。
• OUTTERM（引脚20） ：跨阻放大器输出引脚，内部串联有50Ω电阻。
• OUT（引脚23） ：跨阻放大器输出引脚，内部无串联50Ω电阻。
• CHSEL1（引脚24） ：通道选择的最高有效位（MSB） ，CMOS输入引脚。CHSEL1引脚内部有一个29kΩ的下拉电阻，默认值为0V。

典型性能特征

运行原理

LTC6561是一款四通道跨阻放大器（TIA），集成了4选1多路复用器。每个跨阻放大器将输入电流转换为输出电压。集成的多路复用器简化了系统设计，同时节省了空间和功耗。此外，输出复用功能（O_MUX）允许多个四通道LTC6561器件组合使用，可轻松将8、12、16或32个输入通道复用为单个输出。

在典型的激光雷达（LIDAR）应用中，LTC6561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。LTC6561能够承受并快速从大过载电流中恢复。在恢复过程中，任何TIA都不会因后续脉冲而失明。LTC6561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。

在内部，LTC6561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。

为提高激光雷达的空间分辨率，通常会部署多个APD阵列。为实现最大带宽，每个APD像素都必须有专用的TIA，因为增加(C_{IN})会降低带宽。LTC6561的多路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LTC6561的使用与APD阵列配合良好，可最大限度减少走线电容和解决方案尺寸。