Fotodetektoriaus sistemos klaidų analizė

Fotodetektoriaus sistemos klaidų analizė

I. Įvadas į sistemos klaidų įtaką darančius veiksniusFotodetektorius

Konkretūs sisteminės paklaidos aspektai: 1. Komponentų parinkimas:fotodiodai, operaciniai stiprintuvai, rezistoriai, kondensatoriai, analoginiai keitikliai (ADC), maitinimo šaltinių integrinės grandinės ir etaloninės įtampos šaltiniai. 1. Darbo aplinka: temperatūros, drėgmės ir kt. įtaka. 2. Sistemos patikimumas: sistemos stabilumas, elektromagnetinis suderinamumas (EMS).

Ii. Fotodetektorių sistemos klaidų analizė

1. Fotodiodas: Į afotoelektrinis aptikimassistema, fotodiodų įtaka sistemos paklaidomsfotoelektrinė sistemadaugiausia pasireiškia šiais aspektais:

(1) Jautrumas (S) / skiriamoji geba: išėjimo signalo (įtampos / srovės) prieaugio △y ir įėjimo prieaugio △x santykis, dėl kurio gaunamas išėjimo prieaugis △y. Tai yra, s = △y / △x. Jautrumas / skiriamoji geba yra pagrindinė jutiklio pasirinkimo sąlyga. Šis parametras konkrečiai pasireiškia tiesiogine fotodiodų koreliacija kaip tamsioji srovė ir specifine fotodetektorių pasireiškimu kaip triukšmo ekvivalento galia (NEP). Todėl fundamentaliausia sisteminės paklaidos analizė reikalauja, kad jautrumas (S) / skiriamoji geba būtų didesnė už faktinį paklaidos reikalavimą, kad būtų patenkinti visos fotoelektrinės sistemos paklaidos reikalavimai, nes taip pat reikia atsižvelgti į vėliau paminėtų veiksnių sukeltą paklaidos poveikį.

(2) Tiesiškumas (δL): kiekybinio fotodetektoriaus išėjimo ir įėjimo signalų santykio tiesiškumo laipsnis. yfs yra pilno masto išėjimo signalas, o △Lm yra didžiausias tiesiškumo nuokrypis. Tai konkrečiai pasireiškia fotodetektoriaus tiesiškume ir tiesinio sodrumo šviesos galioje.

(3) Stabilumas / Pakartojamumas: Fotodetektorius turi išvesties nenuoseklumą tam pačiam atsitiktiniam įėjimui, tai yra atsitiktinė paklaida. Atsižvelgiama į maksimalų tiesioginės ir atbulinės eigos nuokrypį.

(4) Histerezė: reiškinys, kai fotodetektoriaus įvesties ir išvesties charakteristikų kreivės nesutampa jam judant pirmyn ir atgal.

(5) Temperatūros pokytis: kiekvieno 1 ℃ temperatūros pokyčio įtaka fotodetektoriaus išėjimo signalo pokyčiui. Temperatūros pokyčio nuokrypis △Tm, kurį sukelia temperatūros pokytis, apskaičiuojamas apskaičiuojant temperatūros pokytį darbinės aplinkos temperatūros diapazone △T.

(6) Laiko poslinkis: reiškinys, kai fotodetektoriaus išvestis laikui bėgant kinta, kai įvesties kintamasis išlieka nepakitęs (priežastys dažniausiai susijusios su jo paties sudėties struktūros pokyčiais). Visapusiška fotodetektoriaus nuokrypio įtaka sistemai apskaičiuojama vektorinės sumos metodu.

2. Operaciniai stiprintuvai: pagrindiniai parametrai, darantys įtaką sistemos klaidoms Operaciniai stiprintuvai Poslinkio įtampa Vos, Vos temperatūros poslinkis, įėjimo poslinkio srovė Ios, Ios temperatūros poslinkis, įėjimo poslinkio srovė Ib, įėjimo varža, įėjimo talpa, triukšmas (įėjimo įtampos triukšmas, įėjimo srovės triukšmas), projektinio stiprinimo šiluminis triukšmas, maitinimo šaltinio atmetimo koeficientas (PSRR), bendrojo režimo atmetimo koeficientas (CMR), atvirosios kilpos stiprinimas (AoL), stiprinimo ir pralaidumo sandauga (GBW), poslinkio dažnis (SR), įsitvirtinimo laikas, bendras harmoninis iškraipymas.

Nors operacinių stiprintuvų parametrai yra toks pat svarbus sistemos komponentas kaip ir fotodiodų parinkimas, dėl vietos apribojimų konkrečių parametrų apibrėžimai ir aprašymai čia nebus išsamiai aprašomi. Projektuojant fotodetektorius, reikėtų įvertinti visų šių parametrų įtaką sisteminėms paklaidoms. Nors ne visi parametrai gali turėti didelės įtakos jūsų projekto reikalavimams, priklausomai nuo konkrečių taikymo scenarijų ir skirtingų poreikių, minėti parametrai turės skirtingą poveikį sisteminėms paklaidoms.

Operaciniams stiprintuvams yra daug parametrų. Skirtingų signalų tipų atveju pagrindiniai sistemines paklaidas sukeliantys parametrai gali būti sutelkti į nuolatinės ir kintamosios srovės signalus: nuolatinės srovės kintamieji signalai, įėjimo poslinkio įtampa Vos, Vos temperatūros poslinkis, įėjimo poslinkio srovė Ios, įėjimo poslinkio srovė Ib, įėjimo varža, triukšmas (įėjimo įtampos triukšmas, įėjimo srovės triukšmas, projektinio stiprinimo šiluminis triukšmas), maitinimo šaltinio atmetimo santykis (PSRR), bendrojo režimo atmetimo santykis (CMRR). Kintamosios srovės kintamojo signalo parametrai: Be aukščiau išvardytų parametrų, taip pat reikia atsižvelgti į: įėjimo talpą, atvirosios grandinės stiprinimą (AoL), stiprinimo ir pralaidumo sandaugą (GBW), poslinkio dažnį (SR), įsitvirtinimo laiką ir bendrą harmoninį iškraipymą.