Fotodetektora sistēmas kļūdu analīze

Fotodetektora sistēmas kļūdu analīze

I. Ievads sistēmas kļūdu ietekmējošajos faktorosFotodetektors

Sistemātiskas kļūdas gadījumā jāņem vērā šādi apsvērumi: 1. Komponentu izvēle:fotodiodes, operacionālie pastiprinātāji, rezistori, kondensatori, analogie-digitālie pārveidotāji (ADC), barošanas avotu integrālās shēmas un atsauces sprieguma avoti. 1. Darba vide: temperatūras un mitruma ietekme u. c. 3. Sistēmas uzticamība: sistēmas stabilitāte, elektromagnētiskās saderības (EMC) veiktspēja.

Ii. Fotodetektoru sistēmas kļūdu analīze

1. Fotodiode: Ieslēgtsfotoelektriskā noteikšanasistēma, fotodiodu ietekme uz kļūdāmfotoelektriskā sistēmagalvenokārt izpaužas šādos aspektos:

(1) Jutība (S)/Izšķirtspēja: Izejas signāla (sprieguma/strāvas) pieauguma △y attiecība pret ieejas pieaugumu △x, kas izraisa izejas pieaugumu △y. Tas ir, s=△y/△x. Jutība/izšķirtspēja ir galvenais sensora izvēles nosacījums. Šis parametrs īpaši izpaužas fotodiodu tiešā korelācijā kā tumšā strāva un fotodetektoru specifiskajā izpausmē kā trokšņa ekvivalentā jauda (NEP). Tāpēc fundamentālākā sistemātiskās kļūdas analīze prasa, lai jutība (S)/izšķirtspēja būtu augstāka par faktisko kļūdas prasību, lai izpildītu visas fotoelektriskās sistēmas kļūdu prasības, jo jāņem vērā arī vēlāk minēto faktoru izraisītā kļūdu ietekme.

(2) Linearitāte (δL): Fotodetektora izejas un ieejas kvantitatīvās attiecības linearitātes pakāpe. yfs ir pilna mēroga izeja, un △Lm ir linearitātes maksimālā novirze. Tas īpaši izpaužas fotodetektora linearititātē un lineārās piesātinājuma gaismas jaudā.

(3) Stabilitāte/atkārtojamība: Fotodetektoram ir izejas nekonsekvence vienam un tam pašam nejaušam ievades signālam, kas ir nejauša kļūda. Tiek ņemta vērā maksimālā novirze starp virzieniem uz priekšu un atpakaļ.

(4) Histerēze: parādība, kad fotodetektora ieejas-izejas raksturlīknes nepārklājas tā kustības uz priekšu un atpakaļ laikā.

(5) Temperatūras nobīde: katras 1℃ temperatūras izmaiņas ietekme uz fotodetektora izejas izmaiņām. Temperatūras nobīdes novirze △Tm, ko izraisa temperatūras nobīde, tiek aprēķināta, aprēķinot temperatūras nobīdi darba vides temperatūras diapazonā △T.

(6) Laika nobīde: parādība, kad fotodetektora izejas signāls mainās laika gaitā, ieejas mainīgajam paliekot nemainīgam (cēloņi galvenokārt ir saistīti ar izmaiņām tā paša sastāva struktūrā). Fotodetektora visaptverošā novirzes ietekme uz sistēmu tiek aprēķināta, izmantojot vektoru summu.

2. Operacionālie pastiprinātāji: galvenie parametri, kas ietekmē sistēmas kļūdu Operacionālie pastiprinātāji Nobīdes spriegums Vos, Vos temperatūras nobīde, ieejas nobīdes strāva Ios, Ios temperatūras nobīde, ieejas nobīdes strāva Ib, ieejas pretestība, ieejas kapacitāte, troksnis (ieejas sprieguma troksnis, ieejas strāvas troksnis), projektētā pastiprinājuma termiskais troksnis, barošanas avota noraidīšanas koeficients (PSRR), kopējā režīma noraidīšanas koeficients (CMR), atvērtās cilpas pastiprinājums (AoL), pastiprinājuma joslas platuma reizinājums (GBW), pagrieziena ātrums (SR), izveidošanas laiks, kopējais harmoniskais kropļojums.

Lai gan operacionālo pastiprinātāju parametri ir tikpat svarīga sistēmas sastāvdaļa kā fotodiodu izvēle, vietas ierobežojumu dēļ konkrētās parametru definīcijas un apraksti šeit netiks detalizēti aprakstīti. Fotodetektoru faktiskajā projektēšanā ir jānovērtē visu šo parametru ietekme uz sistemātiskajām kļūdām. Lai gan ne visiem parametriem var būt būtiska ietekme uz jūsu projekta prasībām, atkarībā no faktiskajiem pielietojuma scenārijiem un dažādām prasībām iepriekš minētajiem parametriem būs atšķirīga ietekme uz sistemātiskajām kļūdām.

Operacionālajiem pastiprinātājiem ir daudz parametru. Dažādiem signālu tipiem galvenos parametrus, kas izraisa sistemātiskas kļūdas, var koncentrēt uz līdzstrāvas un maiņstrāvas signāliem: līdzstrāvas mainīgie signāli, ieejas nobīdes spriegums Vos, Vos temperatūras nobīde, ieejas nobīdes strāva Ios, ieejas nobīdes strāva Ib, ieejas pretestība, troksnis (ieejas sprieguma troksnis, ieejas strāvas troksnis, projektētā pastiprinājuma termiskais troksnis), barošanas avota noraidīšanas koeficients (PSRR), kopējā režīma noraidīšanas koeficients (CMRR). Maiņstrāvas variācijas signāls: Papildus iepriekš minētajiem parametriem jāņem vērā arī: ieejas kapacitāte, atvērtās cilpas pastiprinājums (AoL), pastiprinājuma joslas platuma reizinājums (GBW), pagrieziena ātrums (SR), izveidošanas laiks un kopējais harmoniskais kropļojums.