Fotodedektör Sistem Hatalarının Analizi

Fotodedektör Sistem Hatalarının Analizi

Sistem Hatalarını Etkileyen Faktörlere GirişFotodedektör

Sistematik hata için dikkate alınması gereken özel hususlar şunlardır: 1. Bileşen seçimi:fotodiyotlar1. İşlemsel yükselteçler, dirençler, kapasitörler, ADC'ler, güç kaynağı entegre devreleri ve referans gerilim kaynakları. 2. Çalışma ortamı: Sıcaklık ve nemin etkisi vb. 3. Sistem güvenilirliği: Sistem kararlılığı, EMC performansı.

Fotodedektörlerin Sistem Hata Analizi

1. Fotodiyot: Birfotoelektrik algılamasistemde fotodiyotların hatalar üzerindeki etkisifotoelektrik sistemBu durum esas olarak aşağıdaki yönlerde 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, fotodiyotların doğrudan korelasyonunda karanlık akım olarak ve fotodedektörlerin gürültü eşdeğer gücü (NEP) olarak özel bir şekilde kendini gösterir. Bu nedenle, sistematik hatanın en temel analizi, daha sonra bahsedilen faktörlerin neden olduğu hata etkisinin de dikkate alınması gerektiğinden, tüm fotoelektrik sistemin hata gereksinimlerini karşılamak için hassasiyetin (S)/çözünürlüğün gerçek hata gereksiniminden daha yüksek olması gerektiğini gerektirir.

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

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

(4) Histerezis: Bir fotodedektörün giriş-çıkış karakteristik eğrilerinin ileri ve geri hareket sırasında üst üste gelmemesi olgusu.

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

(6) Zaman kayması: Giriş değişkeni değişmeden kaldığında fotodedektörün çıkışının zamanla değişmesi olgusu (nedenleri çoğunlukla kendi bileşim yapısındaki değişikliklerden kaynaklanır). Fotodedektörün 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 bias akımı Ib, giriş empedansı, giriş kapasitansı, gürültü (giriş gerilimi gürültüsü, giriş akımı gürültüsü) Tasarım kazancı Termal gürültü, güç kaynağı reddetme oranı (PSRR), ortak mod reddetme oranı (CMR), açık döngü kazancı (AoL), kazanç-bant genişliği çarpımı (GBW), dönüş hızı (SR), kurulum süresi, toplam harmonik bozulma.

Operasyonel yükselteçlerin parametreleri, fotodiyotların seçimi kadar önemli bir sistem bileşeni olmasına rağmen, yer sınırlamaları nedeniyle, belirli parametre tanımları ve açıklamaları burada detaylandırılmayacaktır. Fotodedektörlerin gerçek tasarımında, bu parametrelerin sistematik hatalar üzerindeki etkisi değerlendirilmelidir. Tüm parametrelerin proje gereksinimleriniz üzerinde önemli bir etkisi olmayabilir; ancak gerçek uygulama senaryolarına ve farklı taleplere bağlı olarak, yukarıdaki parametrelerin sistematik hatalar üzerindeki etkileri farklı olacaktır.

Operasyonel yükselteçler için birçok parametre vardır. Farklı sinyal tipleri için, sistematik hatalara neden olan ana parametreler DC ve AC sinyallerinde şu şekilde özetlenebilir: 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 değişken sinyal: Yukarıdaki parametrelere ek olarak, aşağıdakiler de dikkate alınmalıdır: giriş kapasitesi, açık döngü kazancı (AoL), kazanç-bant genişliği çarpımı (GBW), dönüş hızı (SR), yerleşme süresi ve toplam harmonik bozulma.