Analyse af systemfejl i fotodetektoren

Analyse af systemfejl i fotodetektoren

I. Introduktion til de påvirkende faktorer for systemfejl iFotodetektor

De specifikke overvejelser vedrørende systematisk fejl omfatter: 1. Valg af komponenter:fotodioder, operationsforstærkere, modstande, kondensatorer, ADC'er, strømforsynings-IC'er og referencespændingskilder. 2. Arbejdsmiljø: Indflydelsen af ​​temperatur og fugtighed osv. 3. Systempålidelighed: Systemstabilitet, EMC-ydeevne.

Ii. Systemfejlanalyse af fotodetektorer

1. Fotodiode: I enfotoelektrisk detektionsystem, indflydelsen af ​​fotodioder på fejlene ifotoelektrisk systemviser sig hovedsageligt i følgende aspekter:

(1) Følsomhed (S)/opløsning: Forholdet mellem udgangssignalets (spænding/strøm) tilvækst △y og indgangstilvæksten △x, der forårsager udgangstilvæksten △y. Det vil sige, s = △y/△x. Følsomhed/opløsning er den primære betingelse for valg af sensor. Denne parameter manifesterer sig specifikt i den direkte korrelation af fotodioder som mørkestrøm og i den specifikke manifestation af fotodetektorer som støjækvivalent effekt (NEP). Derfor kræver den mest fundamentale analyse af systematisk fejl, at følsomheden (S)/opløsningen skal være højere end det faktiske fejlkrav for at opfylde fejlkravene for hele det fotoelektriske system, da fejlpåvirkningen forårsaget af de faktorer, der er nævnt senere, også skal tages i betragtning.

(2) Linearitet (δL): Graden af ​​linearitet i det kvantitative forhold mellem fotodetektorens output og input. yfs er fuldskala output, og △Lm er den maksimale linearitetsafvigelse. Dette manifesteres specifikt i fotodetektorens linearitet og lineære mætningslysstyrke.

(3) Stabilitet/repeterbarhed: Fotodetektoren har outputinkonsistens for det samme tilfældige input, hvilket er en tilfældig fejl. Den maksimale afvigelse af de fremadrettede og bagudrettede slag tages i betragtning.

(4) Hysterese: Det fænomen, hvor en fotodetektors input-output-karakteristikkurver ikke overlapper hinanden under dens fremadgående og bagudgående bevægelse.

(5) Temperaturdrift: Indflydelsen af ​​hver 1 ℃ temperaturændring på fotodetektorens udgangsændring. Temperaturdriftsafvigelsen △Tm forårsaget af temperaturdrift beregnes ved hjælp af temperaturdriftsberegningen for arbejdsmiljøets temperaturområde △T.

(6) Tidsdrift: Det fænomen, hvor en fotodetektors output ændrer sig over tid, når inputvariablen forbliver uændret (årsagerne skyldes hovedsageligt ændringer i dens egen sammensætningsstruktur). Fotodetektorens samlede afvigelsesindflydelse på systemet beregnes via vektorsum.

2. Operationsforstærkere: Nøgleparametre, der påvirker systemfejl Operationsforstærkere Offsetspænding Vos, Vos temperaturdrift, indgangsoffsetstrøm Ios, Ios temperaturdrift, indgangsbiasstrøm Ib, indgangsimpedans, indgangskapacitans, støj (indgangsspændingsstøj, indgangsstrømsstøj), designforstærkningens termiske støj, strømforsyningens afvisningsforhold (PSRR), common-mode afvisningsforhold (CMR), åben sløjfeforstærkning (AoL), forstærkningsbåndbreddeprodukt (GBW), ændringshastighed (SR), etableringstid, total harmonisk forvrængning.

Selvom parametrene for operationsforstærkere er en lige så vigtig systemkomponent som valget af fotodioder, vil de specifikke parameterdefinitioner og -beskrivelser ikke blive uddybet her på grund af pladsbegrænsninger. I selve designet af fotodetektorer bør indflydelsen af ​​disse parametre på systematiske fejl alle evalueres. Selvom ikke alle parametre kan have en betydelig indflydelse på dine projektkrav, vil ovenstående parametre have forskellige effekter på systematiske fejl afhængigt af de faktiske anvendelsesscenarier og forskellige krav.

Der er mange parametre for operationsforstærkere. For forskellige signaltyper kan de vigtigste parametre, der forårsager systematiske fejl, fokusere på DC- og AC-signaler: DC-variable signaler Indgangsoffsetspænding Vos, Vos temperaturdrift, indgangsoffsetstrøm Ios, indgangsbiasstrøm Ib, indgangsimpedans, støj (indgangsspændingsstøj, indgangsstrømsstøj, termisk støj fra designforstærkning), strømforsyningsafvisningsforhold (PSRR), common-mode-afvisningsforhold (CMRR). AC-variationssignal: Ud over ovenstående parametre skal følgende også tages i betragtning: indgangskapacitans, åben sløjfeforstærkning (AoL), forstærkningsbåndbreddeprodukt (GBW), ændringshastighed (SR), etableringstid og total harmonisk forvrængning.