Analisis Kesalahan Sistem pada Fotodetektor

Analisis Kesalahan Sistem pada Fotodetektor

Pengantar Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kesalahan Sistem dalamFotodetektor

Pertimbangan khusus untuk kesalahan sistematis meliputi: 1. Pemilihan komponen:fotodioda1. Penguat operasional, resistor, kapasitor, ADC, IC catu daya, dan sumber tegangan referensi. 2. Lingkungan kerja: Pengaruh suhu dan kelembaban, dll. 3. Keandalan sistem: Stabilitas sistem, kinerja EMC.

Analisis Kesalahan Sistem pada Fotodetektor

1. Fotodioda: Dalam sebuahdeteksi fotolistriksistem, pengaruh fotodioda terhadap kesalahansistem fotolistrikterutama terwujud dalam aspek-aspek berikut:

(1) Sensitivitas (S)/ Resolusi: Rasio peningkatan sinyal keluaran (tegangan/arus) △y terhadap peningkatan masukan △x yang menyebabkan peningkatan keluaran △y. Yaitu, s=△y/△x. Sensitivitas/resolusi adalah kondisi utama untuk pemilihan sensor. Parameter ini secara khusus terwujud dalam korelasi langsung fotodioda sebagai arus gelap, dan dalam manifestasi spesifik fotodetektor sebagai daya setara derau (NEP). Oleh karena itu, analisis paling mendasar dari kesalahan sistematis membutuhkan sensitivitas (S)/resolusi yang harus lebih tinggi daripada persyaratan kesalahan aktual untuk memenuhi persyaratan kesalahan dari seluruh sistem fotolistrik, karena dampak kesalahan yang disebabkan oleh faktor-faktor yang disebutkan kemudian juga perlu dipertimbangkan.

(2) Linearitas (δL): Derajat linearitas hubungan kuantitatif antara output dan input fotodetektor. yfs adalah output skala penuh, dan △Lm adalah deviasi maksimum linearitas. Hal ini secara khusus ditunjukkan pada linearitas dan daya cahaya saturasi linear fotodetektor.

(3) Stabilitas/Pengulangan: Fotodetektor memiliki inkonsistensi keluaran untuk masukan acak yang sama, yang merupakan kesalahan acak. Penyimpangan maksimum dari goresan maju dan mundur dipertimbangkan.

(4) Histeresis: Fenomena di mana kurva karakteristik input-output fotodetektor tidak tumpang tindih selama pergerakan maju dan mundurnya.

(5) Pergeseran suhu: Pengaruh setiap perubahan suhu 1℃ terhadap perubahan keluaran fotodetektor. Deviasi pergeseran suhu △Tm yang disebabkan oleh pergeseran suhu dihitung melalui perhitungan pergeseran suhu rentang suhu lingkungan kerja △T.

(6) Pergeseran waktu: Fenomena di mana keluaran fotodetektor berubah seiring waktu sementara variabel masukan tetap tidak berubah (penyebabnya sebagian besar karena perubahan struktur komposisinya sendiri). Pengaruh deviasi komprehensif fotodetektor pada sistem dihitung melalui penjumlahan vektor.

2. Penguat Operasional: Parameter Kunci yang Mempengaruhi Kesalahan Sistem Penguat Operasional Tegangan offset Vos, pergeseran suhu Vos, arus offset input Ios, pergeseran suhu Ios, arus bias input Ib, impedansi input, kapasitansi input, derau (derau tegangan input, derau arus input) Penguatan desain derau termal, rasio penolakan catu daya (PSRR), rasio penolakan mode umum (CMR), penguatan loop terbuka (AoL), produk penguatan-bandwidth (GBW), laju perubahan tegangan (SR), waktu pembentukan, distorsi harmonik total.

Meskipun parameter penguat operasional sama pentingnya dengan pemilihan fotodioda sebagai komponen sistem, karena keterbatasan ruang, definisi dan deskripsi parameter spesifik tidak akan diuraikan di sini. Dalam desain fotodetektor yang sebenarnya, pengaruh parameter-parameter ini terhadap kesalahan sistematis harus dievaluasi. Meskipun tidak semua parameter mungkin memiliki dampak signifikan pada persyaratan proyek Anda, tergantung pada skenario aplikasi aktual dan tuntutan yang berbeda, parameter-parameter di atas akan memiliki efek yang berbeda pada kesalahan sistematis.

Terdapat banyak parameter untuk penguat operasional. Untuk berbagai jenis sinyal, parameter utama yang menyebabkan kesalahan sistematis dapat difokuskan pada sinyal DC dan AC: Sinyal variabel DC: Tegangan offset input Vos, pergeseran suhu Vos, arus offset input Ios, arus bias input Ib, impedansi input, noise (noise tegangan input, noise arus input, noise termal penguatan desain), rasio penolakan catu daya (PSRR), rasio penolakan mode umum (CMRR). Sinyal variasi AC: Selain parameter di atas, berikut ini juga perlu dipertimbangkan: kapasitansi input, penguatan loop terbuka (AoL), produk penguatan-bandwidth (GBW), laju perubahan tegangan (SR), waktu pembentukan, dan distorsi harmonik total.