Fotodetektori süsteemivigade analüüs

Fotodetektori süsteemivigade analüüs

I. Sissejuhatus süsteemivigade mõjutavatesse teguritesseFotodetektor

Süstemaatilise vea puhul tuleb arvestada järgmisega: 1. Komponentide valik:fotodioodid, operatsioonvõimendid, takistid, kondensaatorid, analoog-digimuundurid, toiteallika integraallülitused ja võrdluspingeallikad. 1. Töökeskkond: temperatuuri ja niiskuse mõju jne. 2. Süsteemi töökindlus: süsteemi stabiilsus, elektromagnetiline ühilduvus.

Ii. Fotodetektorite süsteemivigade analüüs

1. Fotodiood: Ühesfotoelektriline tuvastaminesüsteem, fotodioodide mõju süsteemi vigadelefotoelektriline süsteemavaldub peamiselt järgmistes aspektides:

(1) Tundlikkus (S)/resolutsioon: väljundsignaali (pinge/voolu) juurdekasvu △y ja sisendsignaali juurdekasvu △x suhe, mis põhjustab väljundsignaali juurdekasvu △y. See tähendab, et s=△y/△x. Tundlikkus/resolutsioon on anduri valiku peamine tingimus. See parameeter avaldub spetsiifiliselt fotodioodide otseses korrelatsioonis tumevooluna ja fotodetektorite spetsiifilises avaldumises müraekvivalendi võimsusena (NEP). Seetõttu nõuab süstemaatilise vea kõige fundamentaalsem analüüs, et tundlikkus (S)/resolutsioon peab olema suurem kui tegelik veanõue, et täita kogu fotoelektrilise süsteemi veanõudeid, kuna tuleb arvestada ka hiljem mainitud tegurite põhjustatud veamõjuga.

(2) Lineaarsus (δL): Fotodetektori väljundi ja sisendi vahelise kvantitatiivse seose lineaarsuse aste. yfs on täisskaala väljund ja △Lm on lineaarsuse maksimaalne hälve. See avaldub täpsemalt fotodetektori lineaarsuses ja lineaarse küllastuse valgusvõimsuses.

(3) Stabiilsus/korduvus: Fotodetektoril on sama juhusliku sisendi korral väljundi ebajärjekindlus, mis on juhuslik viga. Arvesse võetakse edasi- ja tagasikäigu maksimaalset hälvet.

(4) Hüsterees: nähtus, mille puhul fotodetektori sisend-väljund karakteristikud ei kattu edasi- ja tagasiliikumise ajal.

(5) Temperatuuri triiv: iga 1 ℃ temperatuuri muutuse mõju fotodetektori väljundmuutusele. Temperatuuri triivist tingitud temperatuuri triivi hälve △Tm arvutatakse töökeskkonna temperatuurivahemiku △T temperatuuri triivi arvutamise kaudu.

(6) Ajaline triiv: nähtus, kus fotodetektori väljund muutub aja jooksul, kui sisendmuutuja jääb samaks (põhjused on enamasti tingitud muutustest fotodetektori enda koostise struktuuris). Fotodetektori terviklik hälbe mõju süsteemile arvutatakse vektorsumma abil.

2. Operatsioonvõimendid: süsteemiviga mõjutavad peamised parameetrid Operatsioonvõimendid Nihkepinge Vos, Vos temperatuuri triiv, sisendi nihkevool Ios, Ios temperatuuri triiv, sisendi eelvool Ib, sisendtakistus, sisendmahtuvus, müra (sisendpinge müra, sisendvoolu müra) Projekteerimisvõimenduse termiline müra, toiteploki tõrjutussuhe (PSRR), ühisrežiimi tõrjutussuhe (CMR), avatud ahela võimendus (AoL), võimenduse ribalaiuse korrutis (GBW), muutumiskiirus (SR), tekkimise aeg, täielik harmooniline moonutus.

Kuigi operatsioonvõimendite parameetrid on sama olulised süsteemikomponendid kui fotodioodide valik, ei käsitleta ruumipiirangute tõttu siin konkreetsete parameetrite definitsioone ja kirjeldusi. Fotodetektorite tegeliku projekteerimise käigus tuleks hinnata kõigi nende parameetrite mõju süstemaatiliste vigade tekkele. Kuigi mitte kõik parameetrid ei pruugi teie projekti nõuetele olulist mõju avaldada, on ülaltoodud parameetritel olenevalt tegelikest rakendustingimustest ja erinevatest nõudmistest süstemaatiliste vigade tekkele erinev mõju.

Operatsioonvõimenditel on palju parameetreid. Erinevat tüüpi signaalide puhul saab süstemaatilisi vigu põhjustavateks peamisteks parameetriteks koondada alalis- ja vahelduvvoolu signaalid: alalisvoolu muutuvad signaalid, sisendnihkepinge Vos, Vos temperatuuri triiv, sisendnihkevool Ios, sisendnihkevool Ib, sisendtakistus, müra (sisendpinge müra, sisendvoolu müra, konstruktsiooni võimenduse termiline müra), toiteploki tõrjutussuhe (PSRR), ühisrežiimi tõrjutussuhe (CMRR). Vahelduvvoolu variatsioonisignaal: Lisaks ülaltoodud parameetritele tuleb arvestada ka järgmisega: sisendmahtuvus, avatud ahela võimendus (AoL), võimenduse ribalaiuse korrutis (GBW), muutumiskiirus (SR), tekkimise aeg ja täielik harmooniline moonutus.