概述
LTC6561 是一款低噪聲、四通道、跨阻抗放大器 (TIA)，具有 220MHz 帶寬。LTC6561 多通道跨阻抗放大器具有低噪聲、高阻抗和低功耗特性，因而適合于使用雪崩光電二極管 (APD) 的 LIDAR 接收器。此放大器具有 74kΩ 的跨阻抗增益和 30μA 的線(xiàn)性輸入電流范圍。使用總電容為 2pF 的 APD 輸入電路，200MHz 時(shí)的輸入電流噪聲密度為 4.5pA/√Hz。在電容較低的情況下，噪聲和帶寬也會(huì)進(jìn)一步改善。該器件只需要 5V 單電源，并且僅消耗 220mW。利用內(nèi)部 4 對(duì) 1 多路復(fù)用器以及 LTC6561 的輸出多路復(fù)用器，可以組合多個(gè) 4 通道 LTC6561 器件以直接與 12、16 和 32 通道 APD 陣列相連接。LTC6561 的快速過(guò)載恢復(fù)和快速通道切換特性使其適合具有多個(gè) APD 的 LIDAR 接收器。在 100Ω 負(fù)載條件下，其單端輸出可以擺動(dòng) 2V P-P ，而其低阻抗運(yùn)放型輸出能夠驅(qū)動(dòng)向后設(shè)終端的 50Ω 電纜。

LTC6561 內(nèi)置在一個(gè)緊湊的 4mm x 4mm 24 引腳無(wú)引線(xiàn) QFN 封裝中，該封裝具有裸焊盤(pán)以進(jìn)行熱管理并實(shí)現(xiàn)低電感。
數(shù)據(jù)表：*附件：LTC6561提供輸出復(fù)用的四通道復(fù)用跨阻放大器技術(shù)手冊(cè).pdf

應(yīng)用

• LIDAR 接收器
• 工業(yè)成像

特性

• 220MHz –3dB 帶寬 (具有 2pF 輸入電容)
• 單端輸出
• 74kΩ 跨阻抗增益
• 200MHz (2pF) 時(shí)輸入電流噪聲密度為 4.5pA/√Hz
• 200MHz (2pF) 以上時(shí)積分輸入電流噪聲為 56nARMS
• 線(xiàn)性輸入范圍 0μA 至 30μA
• 過(guò)載電流 > ±400mA（峰值）
• 快速過(guò)載恢復(fù) 12ns，1mA
• 快速通道切換 < 50ns
• 5V 單電源
• 4 個(gè)通道的功耗為 220mW
• 100Ω 負(fù)載時(shí)輸出擺幅為 2VP-P
• 4mm × 4mm 24 引腳 QFN 封裝
• 輸出多路復(fù)用器 (MUX) 結(jié)合了多個(gè) 4 通道器件以創(chuàng)建 4、8、12、16、24、32 通道解決方案

典型應(yīng)用

引腳配置描述

引腳功能說(shuō)明

• (V_{CCO})（引腳1、18） ：輸出級(jí)的正電源引腳。典型值為5V。對(duì)于單電源工作模式，(V_{CCO})可連接到(V_{CC1})或(V_{CC2}) 。應(yīng)在盡可能靠近(V_{CCO})引腳與地之間放置1000pF和0.1μF的旁路電容。兩個(gè)(V_{CCO})引腳在內(nèi)部是連接在一起的。
• CHSEL0（引腳2） ：通道選擇的最低有效位（LSB） ，CMOS輸入引腳。CHSEL0引腳內(nèi)部有一個(gè)29kΩ的下拉電阻，默認(rèn)值為0V。
• (V_{CC1})，(V_{CC2})（引腳3、16） ：正電源引腳。典型值為5V。應(yīng)在盡可能靠近(V_{CC1,2})引腳與地之間放置1000pF和0.1μF的旁路電容。(V_{CC1})（引腳3）和(V_{CC2})（引腳16）在內(nèi)部是連接在一起的。
• (V_{REF1})，(V_{REF2})，(V_{REF3})，(V_{REF4})（引腳4、9、10、15） ：分別為通道1、2、3、4的跨阻放大器基準(zhǔn)電壓引腳。該引腳為每個(gè)跨阻放大器設(shè)置輸入電壓。(V_{REF})引腳具有約1.4kΩ的戴維南等效電阻，并且可以由外部電壓驅(qū)動(dòng)。如果未向(V_{REF})施加電壓，在5V電源下，它將浮空至約1.55V。每個(gè)(V_{REF})引腳都應(yīng)使用至少0.1μF的高品質(zhì)陶瓷旁路電容進(jìn)行旁路，且旁路電容應(yīng)靠近其引腳放置。
• GND（引腳5、8、11、14、21、22，裸露焊盤(pán)引腳25） ：負(fù)電源引腳。通常接地。所有GND引腳和裸露焊盤(pán)必須連接到相同電壓。裸露焊盤(pán)（引腳25）應(yīng)有多個(gè)過(guò)孔連接到下方接地層，以實(shí)現(xiàn)低電感和良好的熱傳遞。
• IN1，IN2，IN3，IN4（引腳6、7、12、13） ：分別為通道1、2、3、4的跨阻放大器輸入引腳。該引腳內(nèi)部偏置為1.55V。具體建議見(jiàn)“應(yīng)用”部分。
• Q_MUX（引腳17） ：輸出復(fù)用數(shù)字輸入控制引腳，用于控制輸出復(fù)用功能。當(dāng)多個(gè)LTC6561在輸出端組合使用時(shí)，該引腳起作用。Q_MUX為低電平時(shí)，輸出使能；Q_MUX為高電平時(shí)，所有4個(gè)輸入從輸出端解耦。其默認(rèn)值為0V。除非第二個(gè)LTC6561在輸出端直流耦合，否則該引腳不起作用。有關(guān)如何使用Q_MUX擴(kuò)展多個(gè)LTC6561的通道數(shù)的信息，請(qǐng)參見(jiàn)“應(yīng)用”部分。Q_MUX引腳內(nèi)部有一個(gè)29kΩ的下拉電阻。
• DNC（引腳19） ：不連接引腳，請(qǐng)勿連接。
• OUTTERM（引腳20） ：跨阻放大器輸出引腳，內(nèi)部串聯(lián)有50Ω電阻。
• OUT（引腳23） ：跨阻放大器輸出引腳，內(nèi)部無(wú)串聯(lián)50Ω電阻。
• CHSEL1（引腳24） ：通道選擇的最高有效位（MSB） ，CMOS輸入引腳。CHSEL1引腳內(nèi)部有一個(gè)29kΩ的下拉電阻，默認(rèn)值為0V。

典型性能特征

運(yùn)行原理

LTC6561是一款四通道跨阻放大器（TIA），集成了4選1多路復(fù)用器。每個(gè)跨阻放大器將輸入電流轉(zhuǎn)換為輸出電壓。集成的多路復(fù)用器簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，同時(shí)節(jié)省了空間和功耗。此外，輸出復(fù)用功能（O_MUX）允許多個(gè)四通道LTC6561器件組合使用，可輕松將8、12、16或32個(gè)輸入通道復(fù)用為單個(gè)輸出。

在典型的激光雷達(dá)（LIDAR）應(yīng)用中，LTC6561對(duì)雪崩光電二極管（APD）的輸出電流進(jìn)行放大。APD在接近擊穿狀態(tài)下偏置，以實(shí)現(xiàn)高電流增益。在強(qiáng)光照射下，APD能夠傳導(dǎo)大電流，通常超過(guò)1A。LTC6561能夠承受并快速?gòu)拇筮^(guò)載電流中恢復(fù)。在恢復(fù)過(guò)程中，任何TIA都不會(huì)因后續(xù)脈沖而失明。LTC6561能在12ns內(nèi)從1mA飽和事件中恢復(fù)，且無(wú)相位反轉(zhuǎn)，從而最大限度減少這種數(shù)據(jù)丟失形式。當(dāng)輸入電流超過(guò)線(xiàn)性范圍時(shí)，輸出脈沖寬度會(huì)變寬。

在內(nèi)部，LTC6561由多個(gè)級(jí)組成。第一級(jí)是跨阻放大器。第二級(jí)電壓增益級(jí)連接到最終的輸出緩沖器，該緩沖器能夠在100Ω負(fù)載上驅(qū)動(dòng)2V峰峰值的擺幅。

為提高激光雷達(dá)的空間分辨率，通常會(huì)部署多個(gè)APD陣列。為實(shí)現(xiàn)最大帶寬，每個(gè)APD像素都必須有專(zhuān)用的TIA，因?yàn)樵黾?C_{IN})會(huì)降低帶寬。LTC6561的多路復(fù)用功能允許實(shí)現(xiàn)緊湊的多通道設(shè)計(jì)，無(wú)需外部多路復(fù)用器。多個(gè)LTC6561的使用與APD陣列配合良好，可最大限度減少走線(xiàn)電容和解決方案尺寸。