Analyse van systeemfouten van de fotodetector

Analyse van systeemfouten van de fotodetector

Inleiding tot de factoren die systeemfouten beïnvloeden inFotodetector

De specifieke aandachtspunten voor systematische fouten zijn onder meer: ​​1. Componentselectie:fotodiodes1. Componenten: operationele versterkers, weerstanden, condensatoren, ADC's, voedings-IC's en referentiespanningsbronnen. 2. Werkomgeving: invloed van temperatuur en luchtvochtigheid, enz. 3. Systeem betrouwbaarheid: systeemstabiliteit, EMC-prestaties.

Systeemfoutanalyse van fotodetectoren

1. Fotodiode: In eenfoto-elektrische detectiesysteem, de invloed van fotodiodes op de fouten van defoto-elektrisch systeemkomt vooral tot uiting in de volgende aspecten:

(1) Gevoeligheid (S)/Resolutie: De verhouding tussen de toename van het uitgangssignaal (spanning/stroom) △y en de toename van het ingangssignaal △x die de toename van het uitgangssignaal △y veroorzaakt. Dat wil zeggen, s=△y/△x. Gevoeligheid/resolutie is de belangrijkste voorwaarde voor de selectie van sensoren. Deze parameter komt specifiek tot uiting in de directe correlatie van fotodiodes als donkerstroom, en in de specifieke manifestatie van fotodetectoren als ruis-equivalent vermogen (NEP). Daarom vereist de meest fundamentele analyse van systematische fouten dat de gevoeligheid (S)/resolutie hoger moet zijn dan de werkelijke foutvereiste om te voldoen aan de foutvereisten van het gehele foto-elektrische systeem, aangezien ook rekening moet worden gehouden met de impact van de fouten die worden veroorzaakt door de later genoemde factoren.

(2) Lineariteit (δL): De mate van lineariteit van de kwantitatieve relatie tussen de output en input van de fotodetector. yfs is de output op volledige schaal en △Lm is de maximale afwijking van de lineariteit. Dit komt specifiek tot uiting in de lineariteit en het lineaire verzadigingsvermogen van de fotodetector.

(3) Stabiliteit/Herhaalbaarheid: De fotodetector vertoont inconsistentie in de uitvoer bij dezelfde willekeurige invoer, wat een willekeurige fout is. De maximale afwijking van de voorwaartse en achterwaartse slagen wordt in aanmerking genomen.

(4) Hysterese: Het verschijnsel waarbij de ingangs-uitgangskarakteristieken van een fotodetector elkaar niet overlappen tijdens de voorwaartse en achterwaartse beweging.

(5) Temperatuurdrift: De invloed van elke temperatuurverandering van 1℃ op de verandering in de output van de fotodetector. De temperatuurdriftafwijking △Tm, veroorzaakt door temperatuurdrift, wordt berekend aan de hand van de temperatuurdriftberekening van het temperatuurbereik △T van de werkomgeving.

(6) Tijdsdrift: Het fenomeen waarbij de uitvoer van een fotodetector in de loop van de tijd verandert terwijl de invoervariabele onveranderd blijft (de oorzaken liggen meestal in veranderingen in de samenstelling ervan). De algehele invloed van de afwijking van de fotodetector op het systeem wordt berekend door middel van een vectorsom.

2. Operationele versterkers: Belangrijke parameters die de systeemfout beïnvloeden: Offsetspanning Vos, temperatuurdrift van Vos, ingangs-offsetstroom Ios, temperatuurdrift van Ios, ingangs-biasstroom Ib, ingangsimpedantie, ingangscapaciteit, ruis (ingangsspanningsruis, ingangsstroomruis), ontwerpversterking, thermische ruis, voedingsspanningsonderdrukkingsverhouding (PSRR), common-mode rejection ratio (CMR), open-lusversterking (AoL), versterkings-bandbreedteproduct (GBW), slew rate (SR), insteltijd, totale harmonische vervorming.

Hoewel de parameters van operationele versterkers een even belangrijk systeemonderdeel vormen als de keuze van fotodiodes, zullen de specifieke parameterdefinities en -beschrijvingen hier vanwege ruimtegebrek niet verder worden uitgewerkt. Bij het daadwerkelijke ontwerp van fotodetectoren moet de invloed van al deze parameters op systematische fouten worden geëvalueerd. Hoewel niet alle parameters een significante impact op uw projectvereisten zullen hebben, afhankelijk van de specifieke toepassingsscenario's en verschillende eisen, zullen de bovengenoemde parameters een verschillend effect hebben op systematische fouten.

Er zijn veel parameters voor operationele versterkers. Voor verschillende signaaltypen kunnen de belangrijkste parameters die systematische fouten veroorzaken, worden onderverdeeld in gelijkstroom- en wisselstroomsignalen: Variabele gelijkstroomsignalen: ingangs-offsetspanning Vos, temperatuurdrift van Vos, ingangs-offsetstroom Ios, ingangs-biasstroom Ib, ingangsimpedantie, ruis (ingangsspanningsruis, ingangsstroomruis, thermische ruis van de ontwerpversterking), voedingsspanningsonderdrukkingsverhouding (PSRR), common-mode rejection ratio (CMRR). Variabele wisselstroomsignalen: Naast de bovenstaande parameters moet ook rekening worden gehouden met de volgende: ingangscapaciteit, open-lusversterking (AoL), versterkingsbandbreedteproduct (GBW), slew rate (SR), insteltijd en totale harmonische vervorming.