Анализа системских грешака фотодетектора

Анализа системских грешака фотодетектора

I. Увод у факторе који утичу на системске грешке уФотодетектор

Специфична разматрања за систематску грешку укључују: 1. Избор компоненти:фотодиоде, операциони појачавачи, отпорници, кондензатори, А/Д претварачи, интегрисана кола за напајање и извори референтног напона. 2. Радно окружење: Утицај температуре и влажности итд. 3. Поузданост система: Стабилност система, ЕМС перформансе.

II. Анализа системских грешака фотодетектора

1. Фотодиода: Уфотоелектрична детекцијасистема, утицај фотодиода на грешкефотоелектрични системсе углавном манифестује у следећим аспектима:

(1) Осетљивост (S)/ Резолуција: Однос прираштаја излазног сигнала (напон/струја) △y и прираштаја улазног сигнала △x који узрокује прираштај излазног сигнала △y. То јест, s=△y/△x. Осетљивост/резолуција је примарни услов за избор сензора. Овај параметар се посебно манифестује у директној корелацији фотодиода као тамне струје и у специфичној манифестацији фотодетектора као еквивалентне снаге шума (NEP). Стога, најосновнија анализа систематске грешке захтева да осетљивост (S)/резолуција буде већа од стварног захтева за грешком како би се задовољили захтеви за грешком целог фотоелектричног система, јер се мора узети у обзир и утицај грешке изазван касније поменутим факторима.

(2) Линеарност (δL): Степен линеарности квантитативног односа између излаза и улаза фотодетектора. yfs је излаз пуне скале, а △Lm је максимално одступање линеарности. Ово се посебно манифестује у линеарности и линеарној засићености светлосне снаге фотодетектора.

(3) Стабилност/понављивост: Фотодетектор има неконзистентност излаза за исти случајни улаз, што је случајна грешка. Узима се у обзир максимално одступање хода напред и назад.

(4) Хистерезис: Феномен где се криве улазно-излазних карактеристика фотодетектора не преклапају током његовог кретања напред и назад.

(5) Температурно померање: Утицај сваке промене температуре од 1℃ на промену излаза фотодетектора. Одступање температурног померања △Tm изазвано температурним померањем израчунава се израчунавањем температурног померања радног температурног опсега △T.

(6) Временско померање: Феномен где се излаз фотодетектора мења током времена када улазна променљива остаје непромењена (узроци су углавном последица промена у његовој сопственој структури састава). Свеобухватни утицај одступања фотодетектора на систем израчунава се помоћу векторског збира.

2. Операциони појачавачи: Кључни параметри који утичу на системску грешку Операциони појачавачи Напон офсета Vos, температурни помак Vos, струја офсета улаза Ios, температурни помак Ios, струја преднапона улаза Ib, улазна импеданса, улазна капацитивност, шум (шум улазног напона, шум улазне струје) Термички шум пројектованог појачања, однос потискања напајања (PSRR), однос потискања заједничког режима (CMR), појачање отворене петље (AoL), производ појачања и пропусног опсега (GBW), брзина промене сигнала (SR), време успостављања, укупно хармонијско изобличење.

Иако су параметри операционих појачавача једнако важна компонента система као и избор фотодиода, због ограничења простора, овде неће бити разрађене специфичне дефиниције и описи параметара. У стварном пројектовању фотодетектора, требало би проценити утицај ових параметара на систематске грешке. Иако не сви параметри могу имати значајан утицај на захтеве вашег пројекта, у зависности од стварних сценарија примене и различитих захтева, горе наведени параметри ће имати различите ефекте на систематске грешке.

Постоји много параметара за операционе појачаваче. За различите типове сигнала, главни параметри који узрокују систематске грешке могу се фокусирати на једносмерне и наизменичне сигнале: променљиви једносмерни сигнали, улазни напон померања Vos, температурни помак Vos, улазна струја померања Ios, улазна струја преднапона Ib, улазна импеданса, шум (шум улазног напона, шум улазне струје, термички шум пројектованог појачања), однос потискања напајања (PSRR), однос потискања заједничког режима (CMRR). Сигнал варијације наизменичне струје: Поред горе наведених параметара, потребно је узети у обзир и следеће: улазни капацитет, појачање отворене петље (AoL), производ појачања и пропусног опсега (GBW), брзину промене напрезања (SR), време успостављања и укупно хармонијско изобличење.