Analisis Kesalahan Sistem Fotodetektor

Analisis Kesalahan Sistem Fotodetektor

I. Pendahuluan Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kesalahan SistemFotodetektor

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

II. Analisis Kesalahan Sistem Fotodetektor

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

(1) Sensitivitas (S)/Resolusi: Rasio kenaikan sinyal keluaran (tegangan/arus) △y terhadap kenaikan masukan △x yang menyebabkan kenaikan keluaran △y. Artinya, s=△y/△x. Sensitivitas/resolusi merupakan syarat utama pemilihan sensor. Parameter ini secara khusus diwujudkan dalam korelasi langsung fotodioda sebagai arus gelap, dan dalam manifestasi spesifik fotodetektor sebagai daya ekivalen derau (NEP). Oleh karena itu, analisis paling mendasar dari kesalahan sistematik mengharuskan sensitivitas (S)/resolusi harus lebih tinggi daripada persyaratan kesalahan aktual agar dapat memenuhi persyaratan kesalahan keseluruhan sistem fotolistrik, karena dampak kesalahan yang disebabkan oleh faktor-faktor yang disebutkan kemudian juga perlu dipertimbangkan.

(2) Linearitas (δL): Derajat linearitas hubungan kuantitatif antara keluaran dan masukan fotodetektor. yfs adalah keluaran skala penuh, dan △Lm adalah deviasi maksimum linearitas. Hal ini secara khusus tercermin dalam linearitas dan daya cahaya saturasi linear fotodetektor.

(3) Stabilitas/Keterulangan: Fotodetektor memiliki ketidakkonsistenan keluaran untuk masukan acak yang sama, yang merupakan kesalahan acak. Deviasi maksimum dari langkah maju dan mundur dipertimbangkan.

(4) Histeresis: Fenomena dimana kurva karakteristik input-output dari fotodetektor tidak saling tumpang tindih selama perjalanan maju dan mundurnya.

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

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

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

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

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