Analisi degli errori di sistema del fotorivelatore

Analisi degli errori di sistema del fotorivelatore

Introduzione ai fattori che influenzano gli errori di sistema inFotorivelatore

Le considerazioni specifiche relative all'errore sistematico includono: 1. Selezione dei componenti:fotodiodi, amplificatori operazionali, resistori, condensatori, ADC, circuiti integrati di alimentazione e sorgenti di tensione di riferimento. 2. Ambiente di lavoro: influenza della temperatura e dell'umidità, ecc. 3. Affidabilità del sistema: stabilità del sistema, prestazioni EMC.

Analisi degli errori di sistema dei fotorivelatori

1. Fotodiodo: In unrilevamento fotoelettricosistema, l'influenza dei fotodiodi sugli errori delsistema fotoelettricosi manifesta principalmente nei seguenti aspetti:

(1) Sensibilità (S)/Risoluzione: Il rapporto tra l'incremento del segnale di uscita (tensione/corrente) △y e l'incremento di ingresso △x che causa l'incremento di uscita △y. Ovvero, s=△y/△x. Sensibilità/risoluzione è la condizione primaria per la selezione del sensore. Questo parametro si manifesta specificamente nella correlazione diretta dei fotodiodi come corrente di buio e nella manifestazione specifica dei fotorivelatori come potenza equivalente di rumore (NEP). Pertanto, l'analisi più fondamentale dell'errore sistematico richiede che la sensibilità (S)/risoluzione sia superiore al requisito di errore effettivo al fine di soddisfare i requisiti di errore dell'intero sistema fotoelettrico, poiché è necessario considerare anche l'impatto dell'errore causato dai fattori menzionati in seguito.

(2) Linearità (δL): Il grado di linearità della relazione quantitativa tra l'uscita e l'ingresso del fotorivelatore. yfs è l'uscita a fondo scala e △Lm è la deviazione massima dalla linearità. Ciò si manifesta specificamente nella linearità e nella potenza luminosa di saturazione lineare del fotorivelatore.

(3) Stabilità/Ripetibilità: Il fotorivelatore presenta un'incoerenza di uscita per lo stesso input casuale, che costituisce un errore casuale. Viene considerata la deviazione massima delle corse in avanti e all'indietro.

(4) Isteresi: Il fenomeno per cui le curve caratteristiche ingresso-uscita di un fotorivelatore non si sovrappongono durante il suo movimento in avanti e all'indietro.

(5) Deriva di temperatura: l'influenza di ogni variazione di temperatura di 1℃ sulla variazione di uscita del fotorivelatore. La deviazione di deriva di temperatura △Tm causata dalla deriva di temperatura viene calcolata attraverso il calcolo della deriva di temperatura dell'intervallo di temperatura dell'ambiente di lavoro △T.

(6) Deriva temporale: il fenomeno per cui l'uscita di un fotorivelatore cambia nel tempo quando la variabile di ingresso rimane invariata (le cause sono perlopiù dovute a cambiamenti nella sua struttura di composizione). L'influenza complessiva della deviazione del fotorivelatore sul sistema viene calcolata tramite la somma vettoriale.

2. Amplificatori operazionali: parametri chiave che influenzano l'errore di sistema Amplificatori operazionali Tensione di offset Vos, deriva termica di Vos, corrente di offset di ingresso Ios, deriva termica di Ios, corrente di polarizzazione di ingresso Ib, impedenza di ingresso, capacità di ingresso, rumore (rumore di tensione di ingresso, rumore di corrente di ingresso) Guadagno di progetto rumore termico, rapporto di reiezione dell'alimentazione (PSRR), rapporto di reiezione di modo comune (CMR), guadagno ad anello aperto (AoL), prodotto guadagno-larghezza di banda (GBW), slew rate (SR), tempo di stabilimento, distorsione armonica totale.

Sebbene i parametri degli amplificatori operazionali siano un componente di sistema altrettanto importante quanto la selezione dei fotodiodi, per motivi di spazio non verranno qui approfondite le definizioni e le descrizioni specifiche dei parametri. Nella progettazione effettiva dei fotorivelatori, è necessario valutare l'influenza di tutti questi parametri sugli errori sistematici. Sebbene non tutti i parametri possano avere un impatto significativo sui requisiti del progetto, a seconda degli scenari applicativi specifici e delle diverse esigenze, i parametri sopra menzionati avranno effetti diversi sugli errori sistematici.

Esistono numerosi parametri per gli amplificatori operazionali. Per diversi tipi di segnale, i parametri principali che causano errori sistematici possono essere focalizzati sui segnali CC e CA: Segnali CC variabili: tensione di offset in ingresso Vos, deriva termica di Vos, corrente di offset in ingresso Ios, corrente di polarizzazione in ingresso Ib, impedenza di ingresso, rumore (rumore di tensione in ingresso, rumore di corrente in ingresso, rumore termico del guadagno di progetto), rapporto di reiezione dell'alimentazione (PSRR), rapporto di reiezione di modo comune (CMRR). Segnali CA variabili: Oltre ai parametri sopra menzionati, è necessario considerare anche i seguenti: capacità di ingresso, guadagno ad anello aperto (AoL), prodotto guadagno-larghezza di banda (GBW), slew rate (SR), tempo di stabilimento e distorsione armonica totale.