Anàlisi d'errors de sistema del fotodetector

Anàlisi d'errors de sistema del fotodetector

I. Introducció als factors influents dels errors del sistema enFotodetector

Les consideracions específiques per a l'error sistemàtic inclouen: 1. Selecció de components:fotodíodes, amplificadors operacionals, resistències, condensadors, ADC, circuits integrats d'alimentació i fonts de tensió de referència. 2. Entorn de treball: influència de la temperatura i la humitat, etc. 3. Fiabilitat del sistema: estabilitat del sistema, rendiment EMC.

Ii. Anàlisi d'errors del sistema dels fotodetectors

1. Fotodíode: En undetecció fotoelèctricasistema, la influència dels fotodíodes en els errors delsistema fotoelèctrices manifesta principalment en els aspectes següents:

(1) Sensibilitat (S)/Resolució: La relació entre l'increment △y del senyal de sortida (tensió/corrent) i l'increment △x d'entrada que provoca l'increment de sortida △y. És a dir, s = △y/△x. La sensibilitat/resolució és la condició principal per a la selecció del sensor. Aquest paràmetre es manifesta específicament en la correlació directa dels fotodíodes com a corrent de foscor i en la manifestació específica dels fotodetectors com a potència equivalent de soroll (NEP). Per tant, l'anàlisi més fonamental de l'error sistemàtic requereix que la sensibilitat (S)/resolució sigui superior al requisit d'error real per tal de complir els requisits d'error de tot el sistema fotoelèctric, ja que també cal tenir en compte l'impacte de l'error causat pels factors esmentats més endavant.

(2) Linealitat (δL): El grau de linealitat de la relació quantitativa entre la sortida i l'entrada del fotodetector. yfs és la sortida a escala completa i △Lm és la desviació màxima de la linealitat. Això es manifesta específicament en la linealitat i la potència lumínica de saturació lineal del fotodetector.

(3) Estabilitat/Repetibilitat: El fotodetector té inconsistència de sortida per a la mateixa entrada aleatòria, que és un error aleatori. Es considera la desviació màxima de les curses endavant i endarrere.

(4) Histèresi: El fenomen en què les corbes característiques d'entrada-sortida d'un fotodetector no se superposen durant el seu desplaçament cap endavant i cap enrere.

(5) Deriva de temperatura: La influència de cada canvi de temperatura d'1 ℃ en el canvi de sortida del fotodetector. La desviació de la deriva de temperatura △Tm causada per la deriva de temperatura es calcula mitjançant el càlcul de la deriva de temperatura del rang de temperatura de l'entorn de treball △T.

(6) Deriva temporal: El fenomen en què la sortida d'un fotodetector canvia amb el temps quan la variable d'entrada roman inalterada (les causes es deuen principalment a canvis en la seva pròpia estructura de composició). La influència de la desviació global del fotodetector sobre el sistema es calcula mitjançant la suma vectorial.

2. Amplificadors operacionals: Paràmetres clau que afecten l'error del sistema Amplificadors operacionals Tensió de desplaçament Vos, deriva de temperatura Vos, corrent de desplaçament d'entrada Ios, deriva de temperatura Ios, corrent de polarització d'entrada Ib, impedància d'entrada, capacitança d'entrada, soroll (soroll de tensió d'entrada, soroll de corrent d'entrada) Guany de disseny, soroll tèrmic, relació de rebuig de la font d'alimentació (PSRR), relació de rebuig en mode comú (CMR), guany de bucle obert (AoL), producte guany-ample de banda (GBW), velocitat de variació (SR), temps d'establiment, distorsió harmònica total.

Tot i que els paràmetres dels amplificadors operacionals són un component del sistema tan important com la selecció de fotodíodes, a causa de les limitacions d'espai, les definicions i descripcions específiques dels paràmetres no s'elaboraran aquí. En el disseny real dels fotodetectors, s'hauria d'avaluar la influència d'aquests paràmetres en els errors sistemàtics. Tot i que no tots els paràmetres poden tenir un impacte significatiu en els requisits del vostre projecte, depenent dels escenaris d'aplicació reals i de les diferents demandes, els paràmetres anteriors tindran efectes diferents sobre els errors sistemàtics.

Hi ha molts paràmetres per als amplificadors operacionals. Per a diferents tipus de senyal, els principals paràmetres que causen errors sistemàtics es poden centrar en els senyals de CC i CA: senyals variables de CC, tensió de desplaçament d'entrada Vos, deriva de temperatura Vos, corrent de desplaçament d'entrada Ios, corrent de polarització d'entrada Ib, impedància d'entrada, soroll (soroll de tensió d'entrada, soroll de corrent d'entrada, soroll tèrmic del guany de disseny), relació de rebuig de la font d'alimentació (PSRR), relació de rebuig en mode comú (CMRR). Senyal de variació de CA: a més dels paràmetres anteriors, també cal tenir en compte els següents: capacitança d'entrada, guany de bucle obert (AoL), producte guany-ample de banda (GBW), velocitat de variació (SR), temps d'establiment i distorsió harmònica total.