Valoilmaisimen järjestelmävirheiden analyysi

Valoilmaisimen järjestelmävirheiden analyysi

I. Johdatus järjestelmävirheiden vaikuttaviin tekijöihinValoilmaisin

Systemaattisen virheen erityisiä huomioitavia seikkoja ovat: 1. Komponenttien valinta:fotodiodit, operaatiovahvistimet, vastukset, kondensaattorit, AD-muuntimet, virtalähteen mikropiirit ja referenssijännitelähteet. 1. Työympäristö: Lämpötilan ja kosteuden vaikutus jne. 2. Järjestelmän luotettavuus: Järjestelmän vakaus, EMC-suorituskyky.

Ii. Valoilmaisimien järjestelmävirheanalyysi

1. Fotodiodi: A:ssafotoelektrinen havaitseminenjärjestelmässä, fotodiodien vaikutus virheisiinvalosähköinen järjestelmäilmenee pääasiassa seuraavissa asioissa:

(1) Herkkyys (S)/resoluutio: Lähtösignaalin (jännite/virta) lisäyksen △y suhde tulosignaalin lisäykseen △x, joka aiheuttaa lähtösignaalin lisäyksen △y. Eli s=△y/△x. Herkkyys/resoluutio on ensisijainen ehto anturin valinnalle. Tämä parametri ilmenee erityisesti fotodiodien suorassa korrelaatiossa pimeävirtana ja fotodetektorien erityisessä ilmentymässä kohinaekvivalenttitehona (NEP). Siksi systemaattisen virheen perustavanlaatuisin analyysi edellyttää, että herkkyyden (S)/resoluution on oltava suurempi kuin todellinen virhevaatimus, jotta koko fotoelektrisen järjestelmän virhevaatimukset täyttyvät, koska myös myöhemmin mainittujen tekijöiden aiheuttama virhevaikutus on otettava huomioon.

(2) Lineaarisuus (δL): Valoilmaisimen lähtö- ja tulosignaalien välisen kvantitatiivisen suhteen lineaarisuusaste. yfs on täyden skaalan lähtöarvo ja △Lm on lineaarisuuden suurin poikkeama. Tämä ilmenee erityisesti valoilmaisimen lineaarisuudessa ja lineaarisen kylläisyyden valotehossa.

(3) Stabiilisuus/toistettavuus: Valoilmaisimen lähtösignaali on epäjohdonmukainen samalla satunnaisella syötteellä, mikä on satunnainen virhe. Tarkasteltavana on eteen- ja taaksepäin suuntautuvien liikkeiden suurin poikkeama.

(4) Hystereesi: Ilmiö, jossa valoilmaisimen tulo-lähtöominaiskäyrät eivät mene päällekkäin sen eteen- ja taaksepäin suuntautuvan liikkeen aikana.

(5) Lämpötilapoikkeama: Kunkin 1 ℃:n lämpötilan muutoksen vaikutus valoilmaisimen lähtömuutokseen. Lämpötilapoikkeaman aiheuttama lämpötilapoikkeaman poikkeama △Tm lasketaan työympäristön lämpötila-alueen △T lämpötilapoikkeaman avulla.

(6) Aikaryömintä: Ilmiö, jossa valodetektorin lähtöarvo muuttuu ajan kuluessa, kun syöttömuuttuja pysyy muuttumattomana (syyt johtuvat enimmäkseen sen oman koostumusrakenteen muutoksista). Valodetektorin kokonaisvaltainen poikkeaman vaikutus järjestelmään lasketaan vektorisumman avulla.

2. Operaatiovahvistimet: Järjestelmävirheeseen vaikuttavat keskeiset parametrit Operaatiovahvistimet Jännitteen offset Vos, Vos:n lämpötilaryömintä, tulovirran offset Ios, Ios:n lämpötilaryömintä, tulon esijännitevirta Ib, tuloimpedanssi, tulokapasitanssi, kohina (tulojännitteen kohina, tulovirran kohina) Suunnittelun mukainen vahvistus, virtalähteen hylkäyssuhde (PSRR), yhteismuotoisen hylkäyssuhde (CMR), avoimen silmukan vahvistus (AoL), vahvistuksen ja kaistanleveyden tulo (GBW), muutosnopeus (SR), muodostumisaika, kokonaisharmoninen särö.

Vaikka operaatiovahvistimien parametrit ovat yhtä tärkeä järjestelmäkomponentti kuin fotodiodien valinta, tilanpuutteen vuoksi niiden erityisiä määritelmiä ja kuvauksia ei tässä yksityiskohtaisesti käsitellä. Fotodetektorien varsinaisessa suunnittelussa kaikkien näiden parametrien vaikutus systemaattisiin virheisiin tulisi arvioida. Vaikka kaikilla parametreilla ei välttämättä ole merkittävää vaikutusta projektisi vaatimuksiin, yllä mainituilla parametreilla on erilaisia ​​vaikutuksia systemaattisiin virheisiin todellisista sovellusskenaarioista ja erilaisista vaatimuksista riippuen.

Operaatiovahvistimilla on monia parametreja. Eri signaalityypeillä systemaattisia virheitä aiheuttavat pääasialliset parametrit voidaan keskittyä DC- ja AC-signaaleihin: DC-muuttuvat signaalit Tulojännite-offset Vos, Vos:n lämpötilaryömintä, tulovirta-offset Ios, tulojännite-esijännite Ib, tuloimpedanssi, kohina (tulojännitteen kohina, tulovirran kohina, suunnittelun vahvistuksen lämpökohina), virtalähteen hylkäyssuhde (PSRR), yhteismuotoisen hylkäyssuhde (CMRR). AC-vaihtelusignaali: Edellä mainittujen parametrien lisäksi on otettava huomioon myös seuraavat: tulokapasitanssi, avoimen silmukan vahvistus (AoL), vahvistuksen ja kaistanleveyden tulo (GBW), muutosnopeus (SR), muodostumisaika ja kokonaisharmoninen särö.