Analys av systemfel hos fotodetektorn

Analys av systemfel hos fotodetektorn

I. Introduktion till de faktorer som påverkar systemfel iFotodetektor

De specifika övervägandena för systematiska fel inkluderar: 1. Komponentval:fotodioder, operationsförstärkare, motstånd, kondensatorer, ADC:er, strömförsörjningskretsar och referensspänningskällor. 2. Arbetsmiljö: Inverkan av temperatur och fuktighet etc. 3. Systemtillförlitlighet: Systemstabilitet, EMC-prestanda.

Ii. Systemfelsanalys av fotodetektorer

1. Fotodiod: I enfotoelektrisk detektionsystemet, fotodiodernas inverkan på felen hosfotoelektriskt systemmanifesteras huvudsakligen i följande aspekter:

(1) Känslighet (S)/upplösning: Förhållandet mellan utsignalens (spänning/ström) ökning △y och ingångsökningen △x som orsakar utsignalökningen △y. Det vill säga, s = △y/△x. Känslighet/upplösning är det primära villkoret för sensorval. Denna parameter manifesteras specifikt i den direkta korrelationen av fotodioder som mörkström, och i den specifika manifestationen av fotodetektorer som brusekvivalent effekt (NEP). Därför kräver den mest grundläggande analysen av systematiska fel att känsligheten (S)/upplösningen måste vara högre än det faktiska felkravet för att uppfylla felkraven för hela det fotoelektriska systemet, eftersom felpåverkan orsakad av de faktorer som nämns senare också måste beaktas.

(2) Linjäritet (δL): Graden av linjäritet i det kvantitativa förhållandet mellan fotodetektorns utgång och ingång. yfs är fullskaleutgången och △Lm är den maximala linjäritetsavvikelsen. Detta manifesteras specifikt i fotodetektorns linjäritet och linjära mättnadsljuseffekt.

(3) Stabilitet/Repeterbarhet: Fotodetektorn har inkonsistens i utgången för samma slumpmässiga ingång, vilket är ett slumpmässigt fel. Den maximala avvikelsen för framåt- och bakåtrörelserna beaktas.

(4) Hysteres: Fenomenet där en fotodetektors ingångs- och utgångskarakteristikkurvor inte överlappar varandra under dess framåt- och bakåtrörelse.

(5) Temperaturdrift: Inverkan av varje temperaturförändring på 1 ℃ på fotodetektorns utgångsförändring. Temperaturdriftsavvikelsen △Tm orsakad av temperaturdrift beräknas genom beräkning av temperaturdrift för arbetsmiljöns temperaturområde △T.

(6) Tidsdrift: Fenomenet där en fotodetektors utdata förändras över tid när ingångsvariabeln förblir oförändrad (orsakerna beror främst på förändringar i dess egen sammansättningsstruktur). Fotodetektorns övergripande avvikelseinflytande på systemet beräknas genom vektorsumma.

2. Operationsförstärkare: Viktiga parametrar som påverkar systemfel Operationsförstärkare Offsetspänning Vos, Vos temperaturdrift, ingångsoffsetström Ios, Ios temperaturdrift, ingångsförspänningsström Ib, ingångsimpedans, ingångskapacitans, brus (ingångsspänningsbrus, inströmsbrus), konstruktionsmässigt termiskt brus, strömförsörjningsavvisningsförhållande (PSRR), common-mode-avvisningsförhållande (CMR), öppen loop-förstärkning (AoL), förstärknings-bandbreddsprodukt (GBW), skifthastighet (SR), etableringstid, total harmonisk distorsion.

Även om parametrarna för operationsförstärkare är en lika viktig systemkomponent som valet av fotodioder, kommer de specifika parameterdefinitionerna och beskrivningarna inte att utvecklas här på grund av utrymmesbegränsningar. Vid den faktiska konstruktionen av fotodetektorer bör dessa parametrars inverkan på systematiska fel utvärderas. Även om inte alla parametrar kan ha en betydande inverkan på dina projektkrav, kommer ovanstående parametrar, beroende på de faktiska tillämpningsscenarierna och olika krav, att ha olika effekter på systematiska fel.

Det finns många parametrar för operationsförstärkare. För olika signaltyper kan de huvudsakliga parametrarna som orsakar systematiska fel fokuseras på DC- och AC-signaler: DC-variabla signaler Ingångsoffsetspänning Vos, Vos temperaturdrift, ingångsoffsetström Ios, ingångsförspänningsström Ib, ingångsimpedans, brus (ingångsspänningsbrus, ingångsströmsbrus, termiskt brus från designförstärkning), strömförsörjningsavvisningsförhållande (PSRR), common-mode-avvisningsförhållande (CMRR). AC-variationssignal: Utöver ovanstående parametrar måste följande också beaktas: ingångskapacitans, öppen loop-förstärkning (AoL), förstärknings-bandbreddsprodukt (GBW), skifthastighet (SR), etableringstid och total harmonisk distorsion.