Фотодетектордың жүйелік қателерін талдау

Фотодетектордың жүйелік қателерін талдау

Жүйелік қателіктердің әсер етуші факторларына кіріспеФотодетектор

Жүйелік қателіктерге қатысты нақты ескеретін жайттар: 1. Компоненттерді таңдау:фотодиодтар, операциялық күшейткіштер, резисторлар, конденсаторлар, АЦП, қуат көзі микросхемалары және тірек кернеу көздері. 2. Жұмыс ортасы: температура мен ылғалдылықтың әсері және т.б. 3. Жүйенің сенімділігі: жүйенің тұрақтылығы, электромагниттік үйлесімділіктің (ЭМС) өнімділігі.

Фотодетекторлардың жүйелік қателерін талдау

1. Фотодиод: ішіндефотоэлектрлік анықтаужүйе, фотодиодтардың қателіктерге әсеріфотоэлектрлік жүйенегізінен келесі аспектілерде көрінеді:

(1) Сезімталдық (S)/Ажыратымдылық: Шығыс сигналының (кернеу/ток) △y өсімінің шығыс өсімін △y тудыратын кіріс өсіміне △x қатынасы. Яғни, s=△y/△x. Сезімталдық/ажыратымдылық сенсорды таңдаудың негізгі шарты болып табылады. Бұл параметр фотодиодтардың қараңғы ток ретіндегі тікелей корреляциясында және фотодетекторлардың шу эквивалентті қуаты (NEP) ретіндегі нақты көрінісінде айқын көрінеді. Сондықтан, жүйелік қателіктің ең негізгі талдауы бүкіл фотоэлектрлік жүйенің қателік талаптарын қанағаттандыру үшін сезімталдықтың (S)/ажыратымдылықтың нақты қателік талабынан жоғары болуын талап етеді, себебі кейінірек аталған факторлардың әсерінен туындаған қателік әсерін де ескеру қажет.

(2) Сызықтық (δL): Фотодетектордың шығысы мен кірісі арасындағы сандық байланыстың сызықтық дәрежесі. yfs - толық масштабты шығыс, ал △Lm - сызықтықтың максималды ауытқуы. Бұл фотодетектордың сызықтықтығында және сызықтық қанығу жарық қуатында айқын көрінеді.

(3) Тұрақтылық/Қайталанымдылық: Фотодетектордың бірдей кездейсоқ кіріс үшін шығыс сәйкессіздігі бар, бұл кездейсоқ қателік. Алға және кері жүрістердің максималды ауытқуы ескеріледі.

(4) Гистерезис: Фотодетектордың кіріс-шығыс сипаттамалық қисықтары оның алға және кері қозғалысы кезінде қабаттаспайтын құбылыс.

(5) Температура ауытқуы: Фотодетектордың шығыс өзгерісіне температураның әрбір 1°C өзгеруінің әсері. Температура ауытқуынан туындаған температура ауытқуының ауытқуы △Tm жұмыс ортасының температура диапазонының температура ауытқуын есептеу арқылы есептеледі △T.

(6) Уақыт ауытқуы: Кіріс айнымалысы өзгермеген кезде фотодетектордың шығысы уақыт өте келе өзгеретін құбылыс (себептері көбінесе оның құрам құрылымының өзгеруіне байланысты). Фотодетектордың жүйеге кешенді ауытқу әсері векторлық қосынды арқылы есептеледі.

2. Операциялық күшейткіштер: Жүйелік қателікке әсер ететін негізгі параметрлер Операциялық күшейткіштер Ауысу кернеуі Vo, Vo температурасының ауытқуы, кіріс ауытқу тогы Ios, Ios температурасының ауытқуы, кіріс ығысу тогы Ib, кіріс импедансы, кіріс сыйымдылығы, шу (кіріс кернеуінің шуы, кіріс тогының шуы) Жобалық күшейтудің жылулық шуы, қуат көзінің бас тарту коэффициенті (PSRR), жалпы режимнің бас тарту коэффициенті (CMR), ашық циклдің күшейтуі (AoL), күшейту-өткізу қабілетінің көбейтіндісі (GBW), бұрылу жиілігі (SR), орнату уақыты, жалпы гармоникалық бұрмалану.

Операциялық күшейткіштердің параметрлері фотодиодтарды таңдау сияқты жүйелік компонент болғанымен, кеңістіктің шектеулілігіне байланысты нақты параметрлердің анықтамалары мен сипаттамалары мұнда егжей-тегжейлі қарастырылмайды. Фотодетекторларды нақты жобалау кезінде бұл параметрлердің жүйелік қателіктерге әсері бағалануы керек. Барлық параметрлер сіздің жобаңыздың талаптарына айтарлықтай әсер етпеуі мүмкін болса да, нақты қолданба сценарийлері мен әртүрлі талаптарға байланысты, жоғарыда аталған параметрлер жүйелік қателіктерге әртүрлі әсер етеді.

Операциялық күшейткіштер үшін көптеген параметрлер бар. Әртүрлі сигнал түрлері үшін жүйелік қателіктерді тудыратын негізгі параметрлерді тұрақты және айнымалы ток сигналдарына бағыттауға болады: тұрақты ток айнымалы сигналдары Кіріс ығысу кернеуі Vo, Vo температурасының ауытқуы, кіріс ығысу тогы Ios, кіріс ығысу тогы Ib, кіріс кедергісі, шу (кіріс кернеуінің шуы, кіріс тогының шуы, жобалау күшейтуінің жылулық шуы), қуат көзінің бас тарту коэффициенті (PSRR), жалпы режимнің бас тарту коэффициенті (CMRR). Айнымалы токтың вариациялық сигналы: Жоғарыда аталған параметрлерден басқа, келесілерді де ескеру қажет: кіріс сыйымдылығы, ашық циклді күшейту (AoL), күшейту-өткізу қабілетінің көбейтіндісі (GBW), бұрылу жиілігі (SR), орнату уақыты және жалпы гармоникалық бұрмалану.