Analyse av systemfeil i fotodetektoren

Analyse av systemfeil i fotodetektoren

I. Introduksjon til påvirkningsfaktorene for systemfeil iFotodetektor

De spesifikke hensynene ved systematisk feil inkluderer: 1. Valg av komponenter:fotodioder, operasjonsforsterkere, motstander, kondensatorer, ADC-er, strømforsynings-ICs og referansespenningskilder. 2. Arbeidsmiljø: Påvirkning av temperatur og fuktighet, etc. 3. Systempålitelighet: Systemstabilitet, EMC-ytelse.

Ii. Systemfeilanalyse av fotodetektorer

1. Fotodiode: I enfotoelektrisk deteksjonsystem, påvirkningen av fotodioder på feilene tilfotoelektrisk systemmanifesterer seg hovedsakelig i følgende aspekter:

(1) Følsomhet (S)/oppløsning: Forholdet mellom utgangssignaløkningen (spenning/strøm) △y og inngangsøkningen △x som forårsaker utgangsøkningen △y. Det vil si at s = △y/△x. Følsomhet/oppløsning er den primære betingelsen for valg av sensor. Denne parameteren manifesteres spesifikt i den direkte korrelasjonen av fotodioder som mørkstrøm, og i den spesifikke manifestasjonen av fotodetektorer som støyekvivalent effekt (NEP). Derfor krever den mest grunnleggende analysen av systematisk feil at følsomheten (S)/oppløsningen må være høyere enn det faktiske feilkravet for å oppfylle feilkravene til hele det fotoelektriske systemet, ettersom feilpåvirkningen forårsaket av faktorene nevnt senere også må vurderes.

(2) Linearitet (δL): Graden av linearitet i det kvantitative forholdet mellom utgang og inngang til fotodetektoren. yfs er fullskalautgangen, og △Lm er det maksimale avviket for lineariteten. Dette manifesteres spesifikt i lineariteten og den lineære metningslysstyrken til fotodetektoren.

(3) Stabilitet/repeterbarhet: Fotodetektoren har inkonsistens i utgangen for samme tilfeldige inngang, noe som er en tilfeldig feil. Maksimal avvik for fremover- og bakoverbevegelsene tas i betraktning.

(4) Hysterese: Fenomenet der inngangs-utgangskarakteristikkkurvene til en fotodetektor ikke overlapper hverandre under bevegelse fremover og bakover.

(5) Temperaturdrift: Påvirkningen av hver 1℃ temperaturendring på fotodetektorens utgangsendring. Temperaturdriftavviket △Tm forårsaket av temperaturdrift beregnes ved å beregne temperaturdriften for arbeidsmiljøets temperaturområde △T.

(6) Tidsdrift: Fenomenet der utgangen fra en fotodetektor endres over tid når inngangsvariabelen forblir uendret (årsakene skyldes hovedsakelig endringer i dens egen sammensetningsstruktur). Den omfattende avvikspåvirkningen fotodetektoren har på systemet beregnes gjennom vektorsum.

2. Operasjonsforsterkere: Viktige parametere som påvirker systemfeil Operasjonsforsterkere Offsetspenning Vos, Vos temperaturdrift, inngangsoffsetstrøm Ios, Ios temperaturdrift, inngangsforspenningsstrøm Ib, inngangsimpedans, inngangskapasitans, støy (inngangsspenningsstøy, inngangsstrømsstøy) Termisk støy fra designforsterkning, strømforsyningsavvisningsforhold (PSRR), fellesmodus-avvisningsforhold (CMR), åpen sløyfeforsterkning (AoL), forsterkningsbåndbreddeprodukt (GBW), slew rate (SR), etableringstid, total harmonisk forvrengning.

Selv om parameterne til operasjonsforsterkere er en like viktig systemkomponent som valget av fotodioder, vil de spesifikke parameterdefinisjonene og beskrivelsene ikke bli utdypet her på grunn av plassbegrensninger. I selve utformingen av fotodetektorer bør innflytelsen av disse parameterne på systematiske feil evalueres. Selv om ikke alle parametere kan ha en betydelig innvirkning på prosjektkravene dine, vil parameterne ovenfor ha ulik effekt på systematiske feil, avhengig av de faktiske applikasjonsscenariene og ulike krav.

Det finnes mange parametere for operasjonsforsterkere. For ulike signaltyper kan hovedparametrene som forårsaker systematiske feil fokuseres på DC- og AC-signaler: DC-variable signaler Inngangsforskyvningsspenning Vos, Vos temperaturdrift, inngangsforskyvningsstrøm Ios, inngangsforspenningsstrøm Ib, inngangsimpedans, støy (inngangsspenningsstøy, inngangsstrømsstøy, termisk støy fra designforsterkning), strømforsyningens avvisningsforhold (PSRR), fellesmodus-avvisningsforhold (CMRR). AC-variasjonssignal: I tillegg til parameterne ovenfor må følgende også vurderes: inngangskapasitans, åpen sløyfeforsterkning (AoL), forsterkningsbåndbreddeprodukt (GBW), slew rate (SR), etableringstid og total harmonisk forvrengning.