【经验】使用圣邦微运算放大器SGM8605-1将MPD负压转正压实现ADC采样与监控
随着5G网络的快速发展，处于光通信核心位置的光模块得到了长足的发展，随着传输速率的提高、传输距离的加长，光模块内早已使用了EML激光器，而EML激光器由于封装工艺、实现方法等难度的要求，用于激光器光功率监控的MPD（Monitor Photo Diode：背光监控光电二极管）电流一般都是采用负电压输出的方式。
MPD是工作在反向偏置的条件下，MPD的阴极与GND连接，而阳极作为对外输出管脚，阳极输出的电压便只能是负压的形式存在的，这便要求将负压转化为正压，以实现ADC的采样与监控。
笔者使用圣邦微电子的SGM8605-1运算放大器，用转化电压的方式，将MPD输出的负电压按一定比例放大为正电压，实现采样与监控。SGM8605-1突出优势是封装很小，采用UTDFN封装仅1.45*1mm尺寸，电源为轨到轨设计，工作电压范围较宽且功耗较低，同时满足工业级应用，是用于光模块产品国产化方案的较佳选择。
下面便是实际搭建的电路图：
根据运放的虚短、虚断，设定R2=R3，R4=R5，可以推导出Vmpd电压与MPD电流的公式。下面给出详细推导过程供参考：
VIN+=VIN-，IIN+=IIN-=0………….1
R4/R2=R5/R3=k………….2
(VMPD+-VIN+)/R2=VIN+/R4………….3
将式3根据式2简化如下
k*VMPD+=(k+1)* VIN+………….4
((-VCC)-VIN-)/R3=(VIN--Vmpd)/R5………….5
将式5根据式2简化如下
k*(-VCC)=(k+1)* VIN--Vmpd………….6
用公式4左边减去公式6左边，公式4右边减去公式6右边，等式仍成立
k*( VMPD+- (-VCC))=(k+1)* VIN+-(k+1)* VIN-+Vmpd………….7
根据式1，将式7简化如下
k*( VMPD+-(-VCC))= Vmpd………….8
VMPD+-(-VCC)便是电阻R1两端的压差，等于Impd*R1；即：Vmpd=(R4/R2)*Impd*R1，
即Vmpd输出的值为R1两端压差的放大值，放大倍数为R4/R2的比值（与R5/R3的值相同），根据MPD的输出电流规格，通过计算选取合适的电阻R1~R5，可以使Vmpd输出电压处于0.1V~2.5V等较优范围内，实现设计目的。
项目实际应用中R1=1k，R2=R3=8.2k，R4=R5=10k，+VCC=2.5V，-VCC=-2.5V；即将R1的压差放大1.22倍，主要通过增大R1的值，将电流较小的MPD（0.1~2mA）信号放大出来，实际测试数据如下：
Vmpd的数值分布较好，完全可以由MCU的ADC来采样进行监控，满足设计要求。
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产品型号
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品类
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CH
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SHDN
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Vᴄᴄ(Min)(V)
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Vᴄᴄ (Max)(V)
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Vᴏs(mV)
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Iq/CH(μA、nA、mA)
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Iʙ(pA)
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GBP(MHz、kHz)
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SR(V/ms、V/μs)
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Eɴᴏɪsᴇ(nV/√Hz、μVᴘᴘ)
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Package
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SGM8545
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低功耗运算放大器
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1
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N
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2.1
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5.5
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3.5
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48μA
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0.5
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1.1MHz
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520V/ms
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27nV/√Hz
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SOT-23-5
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