개요: MAX4007은 파이버 애플리케이션에서 포토다이오드 전류를 모니터링하기 위해 특별히 설계된 정밀, 하이 사이드, 고전압 전류 모니터이다. 이 애플리케이션 노트에서는 GPON 버스트 모드 동작에 대한 MAX4007의 응답 시간을 증가시키는 간편한 방법에 대해 설명한다.
동작 설명
MAX4007은 REF 핀으로부터 발생되는 전류와 비례하여 전류를 출력하는 전류 모니터이다. 그러나 출력이 ADC에 의해 샘플링되는 경우에는 출력이 먼저 전압으로 변환되어야 한다. 이를 수행하는 간단한 방법은 출력 저항을 10nF 앤티 앨리어싱 커패시터와 병렬로 사용하는 것이다. 이러한 배치(그림 1)는 소자의 데이터 시트에서 볼 수 있다.
그림 1. MAX4007 애플리케이션 예제
이렇게 출력 저항을 포함시키면 전류 모니터의 출력이 로드되어 앤티 앨리어싱 커패시터의 존재 여부와 상관 없이 응답 속도가 느려진다. 이러한 한계를 극복하는 간편한 방법은 출력 저항을 출력 트랜스임피던스 앰프로 대체하는 것이다. 이러한 변경은 MAX4007의 출력에서 로딩 효과를 없애주어 동작 속도를 크게 향상시킨다. 이와 같은 설계 방법은 수백 나노초의 응답 시간을 요하는 GPON 버스트 모드 컨트롤러에 매우 유용하다.
두 방법의 차이를 보다 잘 이해하기 위해 예제 회로를 검토하기로 한다. 그림 2는 MAX4007의 기본 기능을 테스트하는 데 사용할 수 있는 회로이다.
그림 2. 이 회로는 MAX4007의 동작 속도를 테스트한다.
그림 2는 APD의 경우와 같이 고전압 애플리케이션에서 MAX4007을 테스트하기 위해 제작할 수 있는 샘플 회로를 보여준다. 이러한 개념은 PIN 포토다이오드 또는 기타 저전압 광검출기에도 적용할 수 있다. 입력 회로는 VIN과 Rt 및 Ri로 구성되며, 이 요소들은 포토다이오드에서와 같이 스위칭 전류 소스의 영향을 시뮬레이트하기 위해 서로 연결된다. VIN은 ±5V의 최대 전압 스윙을 갖는 함수 발생기를 사용하여 생성되므로, 회로를 25V의 BIAS 전압에서 테스트할 수 있도록 함수 발생기의 기준으로 20V 전원이 사용되었다. Ci1, Ci2, Cf1, Cl1 및 Cl2는 필터링을 위해 존재하며, 회로의 일반 동작과 간섭하지 않는다. 부품 및 VIN 값은 1mA ~ 10µA의 전류 스텝을 발생시키도록 선택되었다. 그림 3은 이러한 구성 회로의 응답을 보여준다.
그림 3. 저항을 출력 소자로 사용하는 경우 MAX4007의 응답
그림 3의 곡선에서 보듯이 이 응답은 데이터 시트에서 설명된 대로 소자의 예상 응답과 동일한 유형이다.
이제 회로의 수동 출력 부품을 교체하면 MAX4007의 응답 시간을 크게 향상시킬 수 있다. 그림 4를 참조한다.
그림 4. 출력 op 앰프를 사용한 구성의 MAX4007
그림 5는 REF 핀에 10µA ~ 1mA 전류 스텝을 인가할 때 MAX4007의 큰 신호 임펄스 응답을 보여준다. 상승 펄스에 대한 시간 상수는 약 57ns이고, 하강 펄스는 26ns이다.
그림 5. 출력 op 앰프를 사용하는 경우 MAX4007의 응답
그림 4의 최종 애플리케이션은 SOT23 소자(MAX4007), SC70 패키지의 op 앰프 (MAX4412), 그리고 몇 개의 개별 부품만으로 구성되므로 크기가 매우 작다.
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