Анализ на системните грешки на фотодетектора

Анализ на системните грешки на фотодетектора

I. Въведение във факторите, влияещи върху системните грешки вФотодетектор

Конкретните съображения за систематична грешка включват: 1. Избор на компоненти:фотодиоди, операционни усилватели, резистори, кондензатори, аналогово-цифрови преобразуватели (АЦП), интегрални схеми за захранване и източници на референтно напрежение. 2. Работна среда: Влияние на температурата и влажността и др. 3. Надеждност на системата: Стабилност на системата, електромагнитна съвместимост (ЕМС).

II. Анализ на системните грешки на фотодетекторите

1. Фотодиод: Вфотоелектрично откриванесистема, влиянието на фотодиодите върху грешките нафотоелектрична системасе проявява главно в следните аспекти:

(1) Чувствителност (S)/Разделителна способност: Съотношението на нарастването на изходния сигнал (напрежение/ток) △y към нарастването на входния сигнал △x, което причинява нарастването на изходния сигнал △y. Тоест, s=△y/△x. Чувствителността/разделителна способност е основното условие за избор на сензор. Този параметър се проявява по-специално в пряката корелация на фотодиодите като тъмен ток и в специфичното проявление на фотодетекторите като еквивалентна мощност на шума (NEP). Следователно, най-фундаменталният анализ на систематичната грешка изисква чувствителността (S)/разделителна способност да бъде по-висока от действителното изискване за грешка, за да се отговорят на изискванията за грешка на цялата фотоелектрическа система, тъй като трябва да се вземе предвид и влиянието на грешката, причинено от споменатите по-късно фактори.

(2) Линейност (δL): Степента на линейност на количествената връзка между изхода и входа на фотодетектора. yfs е пълният изход, а △Lm е максималното отклонение на линейността. Това се проявява по-специално в линейността и линейната наситеност на светлинната мощност на фотодетектора.

(3) Стабилност/Повторяемост: Фотодетекторът има несъответствие на изхода за един и същ случаен вход, което е случайна грешка. Взема се предвид максималното отклонение на движенията напред и назад.

(4) Хистерезис: Явлението, при което входно-изходните характеристични криви на фотодетектора не се припокриват по време на неговото движение напред и назад.

(5) Температурен дрейф: Влиянието на всяка промяна в температурата от 1℃ върху промяната в изхода на фотодетектора. Отклонението на температурния дрейф △Tm, причинено от температурния дрейф, се изчислява чрез изчисление на температурния дрейф на температурния диапазон на работната среда △T.

(6) Временно отклонение: Явлението, при което изходът на фотодетектор се променя с течение на времето, когато входната променлива остава непроменена (причините се дължат най-вече на промени в собствената му композиционна структура). Цялостното влияние на отклонението на фотодетектора върху системата се изчислява чрез векторна сума.

2. Операционни усилватели: Ключови параметри, влияещи върху системната грешка Операционни усилватели Напрежение на отместване Vos, температурен дрейф на Vos, входен ток на отместване Ios, температурен дрейф на Ios, входен ток на отместване Ib, входен импеданс, входен капацитет, шум (шум на входното напрежение, шум на входния ток) Термичен шум на проектното усилване, коефициент на потискане на захранването (PSRR), коефициент на потискане на синфазния сигнал (CMR), усилване в отворен контур (AoL), произведение на усилването и честотната лента (GBW), скорост на нарастване на честотната лента (SR), време за установяване, общо хармонично изкривяване.

Въпреки че параметрите на операционните усилватели са също толкова важен системен компонент, колкото и изборът на фотодиоди, поради ограничения в пространството, специфичните дефиниции и описания на параметрите няма да бъдат разглеждани тук. При самото проектиране на фотодетектори, влиянието на тези параметри върху систематичните грешки трябва да бъде оценено. Въпреки че не всички параметри могат да окажат значително влияние върху изискванията на вашия проект, в зависимост от реалните сценарии на приложение и различните изисквания, горните параметри ще имат различно въздействие върху систематичните грешки.

Има много параметри за операционните усилватели. За различните типове сигнали, основните параметри, причиняващи систематични грешки, могат да бъдат фокусирани върху DC и AC сигнали: DC променливи сигнали Входно отместване на напрежение Vos, температурен дрейф на Vos, входен отместващ ток Ios, входен ток на отклонение Ib, входен импеданс, шум (шум на входното напрежение, шум на входния ток, термичен шум от проектното усилване), коефициент на потискане на захранването (PSRR), коефициент на потискане на синфазния сигнал (CMRR). Сигнал за променливо изменение: В допълнение към горните параметри, трябва да се вземат предвид и следните: входен капацитет, усилване в отворен контур (AoL), произведение на усилване-ширина на лентата (GBW), скорост на нарастване (SR), време за установяване и общо хармонично изкривяване.