Fotodedektörün Sistem Hatalarının Analizi

Fotodedektörün Sistem Hatalarının Analizi

I. Sistem Hatalarının Etkileyen Faktörlerine GirişFotodedektör

Sistematik hata için özel hususlar şunlardır: 1. Bileşen seçimi:fotodiyotlar, işlemsel yükselteçler, dirençler, kapasitörler, ADC'ler, güç kaynağı entegre devreleri ve referans gerilim kaynakları. 2. Çalışma ortamı: Sıcaklık ve nem vb.'nin etkisi. 3. Sistem güvenilirliği: Sistem kararlılığı, EMC performansı.

Ii. Fotodedektörlerin Sistem Hata Analizi

1. Fotodiyot: Birfotoelektrik algılamasistem, fotodiyotların hatalar üzerindeki etkisifotoelektrik sistembaşlıca şu yönlerden kendini gösterir:

(1) Hassasiyet (S)/Çözünürlük: Çıkış sinyali (voltaj/akım) artışı △y'nin, çıkış artışı △y'ye neden olan giriş artışı △x'e oranı. Yani, s=△y/△x. Hassasiyet/çözünürlük, sensör seçimi için temel koşuldur. Bu parametre, özellikle fotodiyotların karanlık akım olarak doğrudan korelasyonunda ve fotodedektörlerin gürültü eşdeğer gücü (NEP) olarak spesifik tezahüründe kendini gösterir. Bu nedenle, sistematik hatanın en temel analizi, tüm fotoelektrik sistemin hata gereksinimlerini karşılamak için hassasiyet (S)/çözünürlüğün gerçek hata gereksiniminden daha yüksek olmasını gerektirir, çünkü daha sonra bahsedilecek faktörlerin neden olduğu hata etkisinin de dikkate alınması gerekir.

(2) Doğrusallık (δL): Fotodetektörün çıkışı ve girişi arasındaki nicel ilişkinin doğrusallık derecesi. yfs tam ölçekli çıkıştır ve △Lm doğrusallığın maksimum sapmasıdır. Bu, özellikle fotodetektörün doğrusallığında ve doğrusal doygunluk ışık gücünde kendini gösterir.

(3) Kararlılık/Tekrarlanabilirlik: Fotodedektör, aynı rastgele giriş için çıkış tutarsızlığına sahiptir; bu da rastgele bir hatadır. İleri ve geri vuruşların maksimum sapması dikkate alınır.

(4) Histerezis: Bir fotodetektörün giriş-çıkış karakteristik eğrilerinin ileri ve geri hareketi sırasında örtüşmemesi olayı.

(5) Sıcaklık kayması: Sıcaklıktaki her 1℃'lik değişimin fotodetektörün çıkış değişimi üzerindeki etkisi. Sıcaklık kaymasından kaynaklanan sıcaklık kayması sapması △Tm, çalışma ortamı sıcaklık aralığı △T'nin sıcaklık kayması hesaplaması yoluyla hesaplanır.

(6) Zaman kayması: Bir fotodetektörün çıktısının, giriş değişkeni değişmeden kaldığında zamanla değiştiği olgudur (nedenler çoğunlukla kendi bileşim yapısındaki değişikliklerden kaynaklanır). Fotodetektörün sistem üzerindeki kapsamlı sapma etkisi, vektör toplamı yoluyla hesaplanır.

2. İşlemsel yükselteçler: Sistem hatasını etkileyen temel parametreler İşlemsel yükselteçler Ofset gerilimi Vos, Vos sıcaklık kayması, giriş ofset akımı Ios, Ios sıcaklık kayması, giriş önyargı akımı Ib, giriş empedansı, giriş kapasitansı, gürültü (giriş gerilimi gürültüsü, giriş akımı gürültüsü) Tasarım kazancı termal gürültüsü, güç kaynağı reddetme oranı (PSRR), ortak mod reddetme oranı (CMR), açık döngü kazancı (AoL), kazanç-bant genişliği ürünü (GBW), eğim hızı (SR), kurulum süresi, toplam harmonik bozulma.

Operasyonel amplifikatörlerin parametreleri, fotodiyot seçimi kadar önemli bir sistem bileşeni olsa da, alan kısıtlamaları nedeniyle burada ayrıntılı olarak ele alınmayacaktır. Fotodedektörlerin gerçek tasarımında, bu parametrelerin sistematik hatalar üzerindeki etkisi değerlendirilmelidir. Her ne kadar tüm parametreler projenizin gereksinimleri üzerinde önemli bir etkiye sahip olmasa da, gerçek uygulama senaryolarına ve farklı taleplere bağlı olarak, yukarıdaki parametrelerin sistematik hatalar üzerinde farklı etkileri olacaktır.

İşlemsel yükselteçler için birçok parametre vardır. Farklı sinyal tipleri için, sistematik hatalara neden olan başlıca parametreler DC ve AC sinyallerine odaklanabilir: DC değişken sinyaller Giriş ofset gerilimi Vos, Vos sıcaklık kayması, giriş ofset akımı Ios, giriş bias akımı Ib, giriş empedansı, gürültü (giriş gerilimi gürültüsü, giriş akımı gürültüsü, tasarım kazancı termal gürültüsü), güç kaynağı reddetme oranı (PSRR), ortak mod reddetme oranı (CMRR). AC değişim sinyali: Yukarıdaki parametrelere ek olarak, aşağıdakilerin de dikkate alınması gerekir: giriş kapasitansı, açık döngü kazancı (AoL), kazanç-bant genişliği çarpımı (GBW), eğim hızı (SR), kurulum süresi ve toplam harmonik bozulma.