광검출기 시스템 오류 분석

광검출기 시스템 오류 분석

I. 시스템 오류의 영향 요인 소개광검출기

체계적 오류에 대한 구체적인 고려 사항은 다음과 같습니다. 1. 구성 요소 선택:포토다이오드, 연산 증폭기, 저항기, 커패시터, ADC, 전원 공급 IC 및 기준 전압 소스. 2. 작업 환경: 온도 및 습도 등의 영향. 3. 시스템 신뢰성: 시스템 안정성, EMC 성능.

Ii. 광검출기의 시스템 오류 분석

1. 포토다이오드:광전 검출시스템, 포토다이오드가 오류에 미치는 영향광전 시스템주로 다음과 같은 측면에서 나타납니다.

(1) 감도(S)/분해능: 출력 신호(전압/전류) 증가량 △y와 출력 증가량 △y를 유발하는 입력 증가량 △x의 비율. 즉, s=△y/△x. 감도/분해능은 센서 선택의 주요 조건입니다. 이 매개변수는 특히 광전 다이오드의 암전류로서의 직접적인 상관 관계와 광 검출기의 잡음 등가 전력(NEP)으로서의 특정 표현에서 나타납니다. 따라서 계통 오차에 대한 가장 기본적인 분석은 감도(S)/분해능이 전체 광전 시스템의 오차 요구 사항을 충족하기 위해 실제 오차 요구 사항보다 높아야 한다는 것을 요구하며, 나중에 언급되는 요인으로 인한 오차 영향도 고려해야 합니다.

(2) 선형성(δL): 광검출기 출력과 입력 사이의 정량적 관계의 선형성 정도. yfs는 전체 출력이고, △Lm은 선형성의 최대 편차이다. 이는 광검출기의 선형성과 선형 포화 광출력에서 구체적으로 나타난다.

(3) 안정성/반복성: 광검출기는 동일한 무작위 입력에 대해 출력 불일치를 보이는데, 이는 무작위 오류입니다. 정방향 및 역방향 스트로크의 최대 편차를 고려합니다.

(4) 히스테리시스(Hysteresis) : 광검출기의 정방향 및 역방향 이동 시 입력-출력 특성 곡선이 겹치지 않는 현상.

(5) 온도 드리프트: 온도가 1℃ 변화할 때마다 광검출기의 출력 변화에 미치는 영향. 온도 드리프트로 인한 온도 드리프트 편차 △Tm은 작업 환경 온도 범위 △T의 온도 드리프트 계산을 통해 계산됩니다.

(6) 시간 드리프트(Time drift): 입력 변수가 변하지 않는 상태에서 광검출기의 출력이 시간에 따라 변하는 현상(대부분 광검출기 자체의 구성 구조 변화로 인해 발생)으로, 광검출기의 시스템에 대한 종합적인 편차 영향은 벡터 합을 통해 계산됩니다.

2. 연산 증폭기: 시스템 오류에 영향을 미치는 주요 매개변수 연산 증폭기 오프셋 전압 Vos, Vos 온도 드리프트, 입력 오프셋 전류 Ios, Ios 온도 드리프트, 입력 바이어스 전류 Ib, 입력 임피던스, 입력 커패시턴스, 잡음(입력 전압 잡음, 입력 전류 잡음) 설계 이득 열 잡음, 전원 공급 장치 제거비(PSRR), 공통 모드 제거비(CMR), 개방 루프 이득(AoL), 이득 대역폭 곱(GBW), 슬루 레이트(SR), 설정 시간, 총 고조파 왜곡.

연산 증폭기의 매개변수는 광다이오드 선택만큼 중요한 시스템 구성 요소이지만, 지면 제약으로 인해 구체적인 매개변수 정의 및 설명은 여기서는 자세히 다루지 않습니다. 광검출기의 실제 설계에서는 이러한 매개변수가 계통 오차에 미치는 영향을 모두 평가해야 합니다. 모든 매개변수가 프로젝트 요구 사항에 큰 영향을 미치는 것은 아니지만, 실제 적용 시나리오와 다양한 요구 사항에 따라 위의 매개변수는 계통 오차에 각기 다른 영향을 미칩니다.

연산 증폭기에는 다양한 매개변수가 있습니다. 다양한 신호 유형에서 계통 오차를 유발하는 주요 매개변수는 DC 및 AC 신호에 집중될 수 있습니다. DC 가변 신호, 입력 오프셋 전압 Vos, Vos 온도 드리프트, 입력 오프셋 전류 Ios, 입력 바이어스 전류 Ib, 입력 임피던스, 잡음(입력 전압 잡음, 입력 전류 잡음, 설계 이득 열 잡음), 전원 공급 장치 제거비(PSRR), 공통 모드 제거비(CMRR). AC 변동 신호: 위의 매개변수 외에도 입력 커패시턴스, 개방 루프 이득(AoL), 이득 대역폭 곱(GBW), 슬루율(SR), 설정 시간, 총 고조파 왜곡을 고려해야 합니다.