Texas Instruments THS4631DGNEVM Evaluation Module THS4631DGNEVM THS4631DGNEVM Datenbogen

λ

SLOS451B

–

DECEMBER 2004

–

REVISED AUGUST 2011

The large gain-bandwidth product of the THS4631

provides the capability for simultaneously achieving
both high-transimpedance gain, wide bandwidth, high

The THS4631 is a high-speed, FET-input operational

slw rate, and low noise. In addition, the high-power

amplifier. The combination of: high gain bandwidth

supply rails provide the potential for a very wide

product of 210 MHz, high slew rate of 1000 V/

µ

s, and

dynamic range at the output, allowing for the use of

trimmed dc precision makes the device an excellent

input sources which possess wide dynamic range.

design option for a wide variety of applications,

The combination of these characteristics makes the

including test and measurement, optical monitoring,

THS4631 a design option for systems that require

transimpedance gain circuits, and high-impedance

transimpedance amplification of wideband, low-level

buffers. The applications section of the data sheet

input signals. A standard transimpedance circuit is

discusses these particular applications in addition to

shown in

general information about the device and its features

FET-input

amplifiers

are

often

used

in

transimpedance

applications

because

of

their

extremely high input impedance. A transimpedance
block accepts a current as an input and converts this
current to a voltage at the output. The high-input
impedance

associated

with

FET-input

amplifiers

minimizes errors in this process caused by the input
bias currents, IIB, of the amplifier.

Typically, design of a transimpedance circuit is driven
by the characteristics of the current source that

As indicated, the current source typically sets the

provides the input to the gain block. A photodiode is

requirements for gain, speed, and dynamic range of

the most common example of a capacitive current

the amplifier. For a given amplifier and source

source that interfaces with a transimpedance gain

combination, achievable performance is dictated by

block. Continuing with the photodiode example, the

the

following

parameters:

the

amplifier

system designer traditionally chooses a photodiode

gain-bandwidth

product,

the

amplifier

input

based on two opposing criteria: speed and sensitivity.

capacitance,

the

source

capacitance,

the

Faster photodiodes cause a need for faster gain

transimpedance gain, the amplifier slew rate, and the

stages, and more sensitive photodiodes require

amplifier output swing. From this information, the

higher gains in order to develop appreciable signal

optimal performance of a transimpedance circuit

levels at the output of the gain stage.

using a given amplifier is determined. Optimal is

These

parameters

affect

the

design

of

the

defined

here

as

providing

the

required

transimpedance circuit in a few ways. First, the speed

transimpedance gain with a maximized flat frequency

of the photodiode signal determines the required

response.

bandwidth of the gain circuit. Second, the required

For the circuit shown in

, all but one of the

gain, based on the sensitivity of the photodiode, limits

design parameters is known; the feedback capacitor

the bandwidth of the circuit. Third, the larger

(C

F

) must be determined. Proper selection of the

capacitance associated with a more sensitive signal

feedback capacitor prevents an unstable design,

source also detracts from the achievable speed of the

controls pulse response characteristics, provides

gain block. The dynamic range of the input signal

maximized flat transimpedance bandwidth, and limits

also places requirements on the amplifier dynamic

broadband integrated noise. The maximized flat

range. Knowledge of the source output current levels,

frequency response results with CF calculated as

coupled with a desired voltage swing on the output,

shown in

, where CF is the feedback

dictates the value of the feedback resistor, RF. The

capacitor, R

F

is the feedback resistor, CS is the total

transfer function from input to output is VOUT = I

IN

R

F

.

source

capacitance

(including

amplifier

input

capacitance and parasitic capacitance at the inverting
node), and GBP is the gain-bandwidth product of the
amplifier in hertz.

Copyright

©

2004

–

2011, Texas Instruments Incorporated

9