Análisis de errores del sistema del fotodetector

Análisis de errores del sistema del fotodetector

Introducción a los factores que influyen en los errores del sistema enFotodetector

Las consideraciones específicas para el error sistemático incluyen: 1. Selección de componentes:fotodiodos, amplificadores operacionales, resistencias, condensadores, ADC, circuitos integrados de suministro de energía y fuentes de voltaje de referencia. 2. Entorno de trabajo: La influencia de la temperatura y la humedad, etc. 3. Confiabilidad del sistema: Estabilidad del sistema, rendimiento EMC.

Análisis de errores del sistema de fotodetectores

1. Fotodiodo: En undetección fotoeléctricasistema, la influencia de los fotodiodos en los errores de lasistema fotoeléctricoSe manifiesta principalmente en los siguientes aspectos:

(1) Sensibilidad (S)/Resolución: La relación entre el incremento △y de la señal de salida (tensión/corriente) y el incremento △x de la entrada, que provoca el incremento △y de la salida. Es decir, s = △y/△x. La sensibilidad/resolución es la condición principal para la selección del sensor. Este parámetro se manifiesta específicamente en la correlación directa de los fotodiodos como corriente oscura y en la manifestación específica de los fotodetectores como potencia equivalente de ruido (NEP). Por lo tanto, el análisis más fundamental del error sistemático requiere que la sensibilidad (S)/resolución sea mayor que el requisito de error real para cumplir con los requisitos de error de todo el sistema fotoeléctrico, ya que también debe considerarse el impacto del error causado por los factores mencionados más adelante.

(2) Linealidad (δL): Grado de linealidad de la relación cuantitativa entre la salida y la entrada del fotodetector. yfs es la salida a escala completa y △Lm es la desviación máxima de linealidad. Esto se manifiesta específicamente en la linealidad y la potencia luminosa de saturación lineal del fotodetector.

(3) Estabilidad/Repetibilidad: El fotodetector presenta una inconsistencia en la salida para la misma entrada aleatoria, lo cual constituye un error aleatorio. Se considera la desviación máxima de los recorridos de avance y retroceso.

(4) Histéresis: Fenómeno donde las curvas características de entrada-salida de un fotodetector no se superponen durante su recorrido de avance y retroceso.

(5) Deriva de temperatura: Influencia de cada cambio de 1 °C en la temperatura en la variación de la salida del fotodetector. La desviación de la deriva de temperatura △Tm causada por la deriva de temperatura se calcula calculando la deriva de temperatura del rango de temperatura del entorno de trabajo △T.

(6) Deriva temporal: Fenómeno en el que la salida de un fotodetector cambia con el tiempo mientras la variable de entrada permanece invariable (las causas se deben principalmente a cambios en su propia composición). La influencia total de la desviación del fotodetector en el sistema se calcula mediante la suma de vectores.

2. Amplificadores operacionales: parámetros clave que afectan el error del sistema Amplificadores operacionales Voltaje de compensación Vos, deriva de temperatura de Vos, corriente de compensación de entrada Ios, deriva de temperatura de Ios, corriente de polarización de entrada Ib, impedancia de entrada, capacitancia de entrada, ruido (ruido de voltaje de entrada, ruido de corriente de entrada) Ruido térmico de ganancia de diseño, relación de rechazo de fuente de alimentación (PSRR), relación de rechazo de modo común (CMR), ganancia de lazo abierto (AoL), producto de ancho de banda de ganancia (GBW), velocidad de respuesta (SR), tiempo de establecimiento, distorsión armónica total.

Aunque los parámetros de los amplificadores operacionales son un componente del sistema tan importante como la selección de fotodiodos, debido a limitaciones de espacio, no se detallarán aquí las definiciones y descripciones específicas de los parámetros. En el diseño de fotodetectores, se debe evaluar la influencia de estos parámetros en los errores sistemáticos. Si bien no todos los parámetros pueden tener un impacto significativo en los requisitos del proyecto, dependiendo de los escenarios de aplicación y las diferentes demandas, los parámetros mencionados tendrán diferentes efectos en los errores sistemáticos.

Existen numerosos parámetros para los amplificadores operacionales. Para diferentes tipos de señales, los principales parámetros que causan errores sistemáticos se pueden centrar en las señales de CC y CA: Señales variables de CC: tensión de offset de entrada Vos, deriva de temperatura de Vos, corriente de offset de entrada Ios, corriente de polarización de entrada Ib, impedancia de entrada, ruido (ruido de tensión de entrada, ruido de corriente de entrada, ruido térmico de ganancia de diseño), relación de rechazo de la fuente de alimentación (PSRR), relación de rechazo en modo común (CMRR). Señal de variación de CA: Además de los parámetros anteriores, también se deben considerar: capacitancia de entrada, ganancia de lazo abierto (AoL), producto ganancia-ancho de banda (GBW), velocidad de respuesta (SR), tiempo de establecimiento y distorsión armónica total.