Analyse van systeemfouten van fotodetector

Analyse van systeemfouten van fotodetector

I. Inleiding tot de beïnvloedende factoren van systeemfouten inFotodetector

De specifieke overwegingen voor systematische fouten omvatten: 1. Componentselectie:fotodiodes, operationele versterkers, weerstanden, condensatoren, ADC's, voedingen en referentiespanningsbronnen. 2. Werkomgeving: De invloed van temperatuur en vochtigheid, enz. 3. Systeembetrouwbaarheid: Systeemstabiliteit, EMC-prestaties.

Ii. 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 △y van het uitgangssignaal (spanning/stroom) en de toename △x van het ingangssignaal die de toename △y van het uitgangssignaal veroorzaakt. Dat wil zeggen, s = △y/△x. Gevoeligheid/resolutie is de primaire voorwaarde voor sensorselectie. Deze parameter manifesteert zich specifiek 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 foutimpact die wordt 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 volledige output en △Lm is de maximale afwijking van de lineariteit. Dit komt specifiek tot uiting in de lineariteit en het lineaire verzadigingslichtvermogen van de fotodetector.

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

(4) Hysterese: Het fenomeen waarbij de invoer-uitvoerkarakteristieken van een fotodetector elkaar niet overlappen tijdens de voorwaartse en achterwaartse beweging.

(5) Temperatuurdrift: De invloed van elke temperatuurverandering van 1 °C op de outputverandering van de fotodetector. De temperatuurdriftafwijking △Tm, veroorzaakt door temperatuurdrift, wordt berekend via de temperatuurdriftberekening van het temperatuurbereik van de werkomgeving △T.

(6) Tijddrift: het fenomeen waarbij de output van een fotodetector in de loop van de tijd verandert terwijl de invoervariabele ongewijzigd blijft (de oorzaken zijn meestal veranderingen in de eigen samenstelling). De algehele afwijkingsinvloed van de fotodetector op het systeem wordt berekend via vectorsom.

2. Operationele versterkers: Belangrijkste parameters die systeemfouten beïnvloeden Operationele versterkers Offsetspanning Vos, Vos-temperatuurdrift, ingangsoffsetstroom Ios, Ios-temperatuurdrift, ingangsbiasstroom Ib, ingangsimpedantie, ingangscapaciteit, ruis (ingangsspanningsruis, ingangsstroomruis), ontwerpversterking thermische ruis, voeding-onderdrukkingsverhouding (PSRR), common-mode-onderdrukkingsverhouding (CMR), open-loopversterking (AoL), versterking-bandbreedteproduct (GBW), slew rate (SR), oprichtingstijd, totale harmonische vervorming.

Hoewel de parameters van operationele versterkers een even belangrijke systeemcomponent zijn als de selectie van fotodiodes, worden de specifieke parameterdefinities en -beschrijvingen hier vanwege ruimtebeperkingen niet verder uitgewerkt. Bij het daadwerkelijke ontwerp van fotodetectoren dient de invloed van deze parameters op systematische fouten allemaal te worden geëvalueerd. Hoewel niet alle parameters een significante impact kunnen hebben op uw projectvereisten, zullen de bovenstaande parameters, afhankelijk van de werkelijke toepassingsscenario's en verschillende eisen, verschillende effecten hebben op systematische fouten.

Er zijn veel parameters voor operationele versterkers. Voor verschillende signaaltypen kunnen de belangrijkste parameters die systematische fouten veroorzaken, betrekking hebben op DC- en AC-signalen: variabele DC-signalen, ingangsoffsetspanning Vos, Vos-temperatuurdrift, ingangsoffsetstroom Ios, ingangsbiasstroom Ib, ingangsimpedantie, ruis (ingangsspanningsruis, ingangsstroomruis, ontwerpversterkingsthermische ruis), voedingsspanningsonderdrukkingsratio (PSRR), common-mode onderdrukkingsratio (CMRR). Wisselstroomvariatiesignaal: Naast de bovengenoemde parameters moeten ook de volgende parameters in aanmerking worden genomen: ingangscapaciteit, open-loopversterking (AoL), versterkingsbandbreedteproduct (GBW), slew rate (SR), oprichtingstijd en totale harmonische vervorming.