Analisis Ralat Sistem Fotodetektor

Analisis Ralat Sistem Fotodetektor

Pengenalan kepada Faktor-faktor yang Mempengaruhi Ralat Sistem dalamPengesan foto

Pertimbangan khusus untuk ralat sistematik termasuk: 1. Pemilihan komponen:fotodiod, penguat operasi, perintang, kapasitor, ADC, ics bekalan kuasa dan sumber voltan rujukan. 2. Persekitaran kerja: Pengaruh suhu dan kelembapan, dsb. 3. Kebolehpercayaan sistem: Kestabilan sistem, prestasi EMC.

Analisis Ralat Sistem bagi Fotopengesan

1. Fotodiod: Dalampengesanan fotoelektriksistem, pengaruh fotodiod terhadap ralatsistem fotoelektrikterutamanya ditunjukkan dalam aspek-aspek berikut:

(1) Kepekaan (S)/ Resolusi: Nisbah kenaikan isyarat output (voltan/arus) △y kepada kenaikan input △x yang menyebabkan kenaikan output △y. Iaitu, s=△y/△x. Kepekaan/resolusi adalah syarat utama untuk pemilihan sensor. Parameter ini secara khusus ditunjukkan dalam korelasi langsung fotodiod sebagai arus gelap, dan dalam manifestasi khusus fotodetektor sebagai kuasa setara hingar (NEP). Oleh itu, analisis ralat sistematik yang paling asas memerlukan kepekaan (S)/resolusi mestilah lebih tinggi daripada keperluan ralat sebenar untuk memenuhi keperluan ralat keseluruhan sistem fotoelektrik, kerana kesan ralat yang disebabkan oleh faktor yang dinyatakan kemudian juga perlu dipertimbangkan.

(2) Lineariti (δL): Darjah lineariti hubungan kuantitatif antara output dan input fotopengesan. yfs ialah output skala penuh, dan △Lm ialah sisihan maksimum lineariti. Ini secara khusus ditunjukkan dalam lineariti dan kuasa cahaya tepu linear fotopengesan.

(3) Kestabilan/Kebolehulangan: Pengesan foto mempunyai ketidakselarasan output untuk input rawak yang sama, yang merupakan ralat rawak. Sisihan maksimum bagi lejang ke hadapan dan ke belakang dipertimbangkan.

(4) Histeresis: Fenomena di mana lengkung ciri input-output bagi fotopengesan tidak bertindih semasa pergerakan ke hadapan dan ke belakangnya.

(5) Hanyutan suhu: Pengaruh setiap perubahan suhu 1℃ terhadap perubahan output pengesan foto. Sisihan hanyutan suhu △Tm yang disebabkan oleh hanyutan suhu dikira melalui pengiraan hanyutan suhu julat suhu persekitaran kerja △T.

(6) Hanyutan masa: Fenomena di mana output fotopengesan berubah dari semasa ke semasa apabila pembolehubah input kekal tidak berubah (puncanya kebanyakannya disebabkan oleh perubahan dalam struktur komposisinya sendiri). Pengaruh sisihan komprehensif fotopengesan pada sistem dikira melalui jumlah vektor.

2. Penguat operasi: Parameter Utama yang Mempengaruhi Ralat Sistem Penguat Operasi Voltan ofset Vos, hanyutan suhu Vos, arus ofset input Ios, hanyutan suhu Ios, arus bias input Ib, impedans input, kapasitans input, hingar (hingar voltan input, hingar arus input) Bunyi haba gandaan reka bentuk, nisbah penolakan bekalan kuasa (PSRR), nisbah penolakan mod sepunya (CMR), gandaan gelung terbuka (AoL), hasil darab lebar jalur gandaan (GBW), kadar lilitan (SR), masa penubuhan, jumlah herotan harmonik.

Walaupun parameter penguat operasi adalah komponen sistem yang sama pentingnya dengan pemilihan fotodiod, disebabkan oleh batasan ruang, definisi dan penerangan parameter khusus tidak akan dihuraikan di sini. Dalam reka bentuk fotodetektor sebenar, pengaruh parameter ini terhadap ralat sistematik harus dinilai. Walaupun tidak semua parameter mungkin mempunyai kesan yang ketara terhadap keperluan projek anda, bergantung pada senario aplikasi sebenar dan permintaan yang berbeza, parameter di atas akan mempunyai kesan yang berbeza terhadap ralat sistematik.

Terdapat banyak parameter untuk penguat operasi. Bagi jenis isyarat yang berbeza, parameter utama yang menyebabkan ralat sistematik boleh difokuskan pada isyarat DC dan AC: Isyarat pembolehubah DC Voltan ofset input Vos, hanyutan suhu Vos, arus ofset input Ios, arus bias input Ib, impedans input, hingar (hingar voltan input, hingar arus input, hingar haba gandaan reka bentuk), nisbah penolakan bekalan kuasa (PSRR), nisbah penolakan mod sepunya (CMRR). Isyarat variasi AC: Selain parameter di atas, perkara berikut juga perlu dipertimbangkan: kapasitans input, gandaan gelung terbuka (AoL), hasil darab lebar jalur gandaan (GBW), kadar lilitan (SR), masa penubuhan dan herotan harmonik keseluruhan.