Analiza erorilor de sistem ale fotodetectorului

Analiza erorilor de sistem ale fotodetectorului

I. Introducere în factorii care influențează erorile de sistem înFotodetector

Considerațiile specifice privind eroarea sistematică includ: 1. Selectarea componentelor:fotodiode, amplificatoare operaționale, rezistențe, condensatoare, convertizoare analogice/digitale, circuite integrate de alimentare și surse de tensiune de referință. 2. Mediul de lucru: Influența temperaturii și umidității etc. 3. Fiabilitatea sistemului: Stabilitatea sistemului, performanța EMC.

Ii. Analiza erorilor de sistem ale fotodetectorilor

1. Fotodiodă: Într-odetectarea fotoelectricăsistem, influența fotodiodelor asupra erorilorsistem fotoelectricse manifestă în principal prin următoarele aspecte:

(1) Sensibilitate (S)/Rezoluție: Raportul dintre incrementul △y al semnalului de ieșire (tensiune/curent) și incrementul △x al intrării care determină incrementul △y al ieșirii. Adică, s = △y/△x. Sensibilitatea/rezoluția este condiția principală pentru selecția senzorului. Acest parametru se manifestă în mod specific în corelarea directă a fotodiodelor ca curent de întuneric și în manifestarea specifică a fotodetectorilor ca putere echivalentă de zgomot (NEP). Prin urmare, analiza fundamentală a erorii sistematice impune ca sensibilitatea (S)/rezoluția să fie mai mare decât cerința de eroare reală pentru a îndeplini cerințele de eroare ale întregului sistem fotoelectric, deoarece trebuie luat în considerare și impactul erorii cauzat de factorii menționați mai târziu.

(2) Liniaritate (δL): Gradul de liniaritate al relației cantitative dintre ieșirea și intrarea fotodetectorului. yfs este ieșirea la scară completă, iar △Lm este abaterea maximă a liniarității. Aceasta se manifestă în mod specific în liniaritatea și puterea luminoasă de saturație liniară a fotodetectorului.

(3) Stabilitate/Repetabilitate: Fotodetectorul prezintă inconsistență la ieșire pentru aceeași intrare aleatorie, ceea ce reprezintă o eroare aleatorie. Se ia în considerare abaterea maximă a curselor înainte și înapoi.

(4) Histerezis: Fenomenul în care curbele caracteristice intrare-ieșire ale unui fotodetector nu se suprapun în timpul deplasării sale înainte și înapoi.

(5) Abaterea de temperatură: Influența fiecărei schimbări de temperatură cu 1 ℃ asupra schimbării de ieșire a fotodetectorului. Abaterea de la abaterea de temperatură △Tm cauzată de abaterea de temperatură se calculează prin calculul abaterii de temperatură a intervalului de temperatură al mediului de lucru △T.

(6) Deviația temporală: Fenomenul în care ieșirea unui fotodetector se modifică în timp atunci când variabila de intrare rămâne neschimbată (cauzele se datorează în mare parte modificărilor propriei structuri de compoziție). Influența deviației complete a fotodetectorului asupra sistemului este calculată prin suma vectorială.

2. Amplificatoare operaționale: Parametri cheie care afectează eroarea de sistem Amplificatoare operaționale Tensiune de offset Vos, abatere de temperatură Vos, curent de offset de intrare Ios, abatere de temperatură Ios, curent de polarizare la intrare Ib, impedanță de intrare, capacitate de intrare, zgomot (zgomot de tensiune de intrare, zgomot de curent de intrare) Amplificare proiectată, zgomot termic, raport de respingere a sursei de alimentare (PSRR), raport de respingere în mod comun (CMR), amplificare în buclă deschisă (AoL), produsul amplificare-lățime de bandă (GBW), rată de variație (SR), timpul de stabilire, distorsiune armonică totală.

Deși parametrii amplificatoarelor operaționale sunt o componentă a sistemului la fel de importantă ca și selecția fotodiodelor, din cauza limitărilor de spațiu, definițiile și descrierile specifice ale parametrilor nu vor fi elaborate aici. În proiectarea propriu-zisă a fotodetectoarelor, influența acestor parametri asupra erorilor sistematice ar trebui evaluată în totalitate. Deși nu toți parametrii pot avea un impact semnificativ asupra cerințelor proiectului dumneavoastră, în funcție de scenariile de aplicare concrete și de cerințele diferite, parametrii de mai sus vor avea efecte diferite asupra erorilor sistematice.

Există mulți parametri pentru amplificatoarele operaționale. Pentru diferite tipuri de semnale, principalii parametri care cauzează erori sistematice se pot concentra pe semnalele CC și CA: semnale variabile CC tensiunea de offset de intrare Vos, abaterea de temperatură Vos, curentul de offset de intrare Ios, curentul de polarizare de intrare Ib, impedanța de intrare, zgomotul (zgomotul tensiunii de intrare, zgomotul curentului de intrare, zgomotul termic al câștigului proiectat), raportul de respingere a sursei de alimentare (PSRR), raportul de respingere în mod comun (CMRR). Variația semnalului CA: Pe lângă parametrii de mai sus, trebuie luați în considerare și următorii: capacitatea de intrare, amplificarea în buclă deschisă (AoL), produsul amplificare-lățime de bandă (GBW), rata de variație (SR), timpul de stabilire și distorsiunea armonică totală.