Фотодетектордың жүйелік қателіктерін талдау

Фотодетектордың жүйелік қателіктерін талдау

I. Жүйелік қателердің әсер етуші факторларымен таныстыруФотодетектор

Жүйелік қатеге қатысты ерекше ойларға мыналар жатады: 1. Құрамдас бөліктерді таңдау:фотодиодтар, операциялық күшейткіштер, резисторлар, конденсаторлар, ADC, қуат көзі және анықтамалық кернеу көздері. 2. Жұмыс ортасы: Температура мен ылғалдылықтың әсері, т.б. 3. Жүйе сенімділігі: Жүйе тұрақтылығы, EMC өнімділігі.

II. Фотодетекторлардың жүйелік қателіктерін талдау

1. Фотодиод: афотоэлектрлік анықтаужүйесі, фотодиодтардың қателіктерге әсеріфотоэлектрлік жүйенегізінен келесі аспектілерде көрінеді:

(1) Сезімталдық (S)/ Ажыратымдылық: шығыс сигналының (кернеу/ток) △y өсімінің △y шығыс өсіміне әкелетін кіріс △x өсіміне қатынасы. Яғни, s=△y/△x. Сезімталдық/разряд - сенсорды таңдаудың негізгі шарты. Бұл параметр қараңғы ток ретінде фотодиодтардың тікелей корреляциясында және шу эквивалентті қуат (NEP) ретінде фотодетекторлардың нақты көрінісінде ерекше көрінеді. Сондықтан, жүйелік қатенің ең іргелі талдауы бүкіл фотоэлектрлік жүйенің қателік талаптарын қанағаттандыру үшін сезімталдықтың (S)/ ажыратымдылығының нақты қате талабынан жоғары болуын талап етеді, өйткені кейінірек аталған факторлардың әсерінен болатын қателік әсерді 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 сызықтық және сызықтық қанықтығы жарық қуатында ерекше көрінеді.

(3) Тұрақтылық/қайталанымдылық: фотодетектордың бірдей кездейсоқ кіріс үшін шығыс сәйкессіздігі бар, бұл кездейсоқ қате. Тура және кері соққылардың максималды ауытқуы қарастырылады.

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

(5) Температураның ауытқуы: температураның әрбір 1℃ өзгеруінің фотодетектордың шығыс өзгерісіне әсері. Температура ауытқуынан туындаған △Tm температура ауытқуы жұмыс ортасының температура диапазонының △T температуралық ауытқуын есептеу арқылы есептеледі.

(6) Уақыттың ауытқуы: Кіріс айнымалысы өзгеріссіз қалған кезде фотодетектордың шығысы уақыт өте өзгеретін құбылыс (себептер көбінесе оның жеке құрам құрылымының өзгеруіне байланысты). Фотодетектордың жүйеге толық ауытқу әсері векторлық қосынды арқылы есептеледі.

2. Операциялық күшейткіштер: Жүйе қатесіне әсер ететін негізгі параметрлер Операциялық күшейткіштер Ауыстыру кернеуі Vos, Vos температуралық дрейф, кіріс ауытқу тогы Ios, Ios температура дрейфі, кіріс ығысу тогы Ib, кіріс кедергісі, кіріс сыйымдылығы, шу (кіріс кернеуінің шуы, кіріс токының шуы) Дизайн күшейту коэффициенті, жылумен жабдықтаудың жалпы коэффициенті (PSR), қабылдамау коэффициенті (CMR), ашық циклдің күшейту коэффициенті (AoL), күшейту жолағы өнімі (GBW), айналдыру жылдамдығы (SR), орнату уақыты, жалпы гармоникалық бұрмалану.

Операциялық күшейткіштердің параметрлері фотодиодтарды таңдау сияқты маңызды жүйе құрамдас бөлігі болғанымен, кеңістіктегі шектеулерге байланысты параметрлердің нақты анықтамалары мен сипаттамалары мұнда егжей-тегжейлі қарастырылмайды. Фотодетекторлардың нақты дизайнында бұл параметрлердің жүйелі қателіктерге әсері барлығын бағалау керек. Барлық параметрлер жоба талаптарыңызға айтарлықтай әсер етпесе де, нақты қолданба сценарийлеріне және әртүрлі сұраныстарға байланысты жоғарыда аталған параметрлер жүйелі қателерге әртүрлі әсер етеді.

Операциялық күшейткіштер үшін көптеген параметрлер бар. Әртүрлі сигнал түрлері үшін жүйелі қателерді тудыратын негізгі параметрлер тұрақты және айнымалы ток сигналдарына шоғырландырылуы мүмкін: тұрақты ток айнымалы сигналдары Кіріс ауытқу кернеуі Vos, Vos температура дрейфі, кіріс ығысу тогы Ios, кіріс ығысу тогы Ib, кіріс кедергісі, шу (кіріс кернеуінің шуы, кіріс токының шуы, жылумен жабдықтаудың жобалық күшейту коэффициенті (R)), (CMRR). Айнымалы токтың өзгеру сигналы: Жоғарыда көрсетілген параметрлерге қоса, келесілерді де ескеру қажет: кіріс сыйымдылығы, ашық циклдің күшейту коэффициенті (AoL), өткізу қабілетінің өнімділігі (GBW), айналдыру жылдамдығы (SR), орнату уақыты және жалпы гармоникалық бұрмалану.