ניתוח שגיאות מערכת של גלאי פוטואודיקטור

ניתוח שגיאות מערכת של גלאי פוטואודיקטור

מבוא לגורמי ההשפעה של שגיאות מערכת בגלאי פוטואיד

השיקולים הספציפיים לשגיאה שיטתית כוללים: 1. בחירת רכיבים:פוטודיודות, מגברי תפעול, נגדים, קבלים, ADCs, מעגלים משולבים של ספקי כוח ומקורות מתח ייחוס. 2. סביבת עבודה: השפעת טמפרטורה ולחות וכו'. 3. אמינות המערכת: יציבות המערכת, ביצועי EMC.

ניתוח שגיאות מערכת של גלאי אור

1. פוטודיודה: בתוךגילוי פוטואלקטרימערכת, השפעת הפוטודיודות על שגיאות ה-מערכת פוטואלקטריתמתבטא בעיקר בהיבטים הבאים:

(1) רגישות (S)/רזולוציה: היחס בין תוספת אות המוצא (מתח/זרם) △y לתוספת הקלט △x הגורמת לתוספת המוצא △y. כלומר, s=△y/△x. רגישות/רזולוציה היא התנאי העיקרי לבחירת חיישן. פרמטר זה מתבטא באופן ספציפי בקורלציה הישירה של פוטודיודות כזרם אפל, ובביטוי הספציפי של גלאי פוטו כהספק שווה ערך לרעש (NEP). לכן, הניתוח הבסיסי ביותר של שגיאה שיטתית דורש שהרגישות (S)/רזולוציה חייבת להיות גבוהה מדרישת השגיאה בפועל על מנת לעמוד בדרישות השגיאה של המערכת הפוטואלקטרית כולה, שכן יש לקחת בחשבון גם את השפעת השגיאה הנגרמת על ידי הגורמים שהוזכרו בהמשך.

(2) ליניאריות (δL): מידת הליניאריות של הקשר הכמותי בין הפלט לקלט של גלאי הפוטואלקטרי. yfs הוא הפלט בקנה מידה מלא, ו- △Lm הוא הסטייה המקסימלית של הליניאריות. זה בא לידי ביטוי ספציפית בליניאריות ובהספק האור הרוויה הליניארית של גלאי הפוטואלקטרי.

(3) יציבות/חזרתיות: לגלאי הפוטואלקטרי יש חוסר עקביות בפלט עבור אותו קלט אקראי, וזוהי שגיאה אקראית. הסטייה המקסימלית של מהלכי קדימה ואחורה נלקחת בחשבון.

(4) היסטרזיס: התופעה שבה עקומות האופיין של קלט-פלט של גלאי פוטו אינן חופפות במהלך תנועתו קדימה ואחורה.

(5) סחף טמפרטורה: ההשפעה של כל שינוי של 1 מעלות צלזיוס בטמפרטורה על שינוי הפלט של גלאי הפוטואלקטרי. סטיית סחף הטמפרטורה △Tm הנגרמת מסחף הטמפרטורה מחושבת באמצעות חישוב סחף הטמפרטורה של טווח טמפרטורות סביבת העבודה △T.

(6) סחף זמן: התופעה שבה הפלט של גלאי פוטודי משתנה לאורך זמן כאשר משתנה הקלט נשאר ללא שינוי (הסיבות לכך נובעות בעיקר משינויים במבנה ההרכב שלו). השפעת הסטייה הכוללת של גלאי הפוטודי על המערכת מחושבת באמצעות סכום וקטורים.

2. מגברי תפעול: פרמטרים מרכזיים המשפיעים על שגיאת מערכת מגברי תפעול מתח קיזוז Vos, סחיפת טמפרטורת Vos, זרם קיזוז קלט Ios, סחיפת טמפרטורת Ios, זרם הטיה קלט Ib, עכבת קלט, קיבול קלט, רעש (רעש מתח קלט, רעש זרם קלט), רעש תרמי של הגבר תכנון, יחס דחיית ספק כוח (PSRR), יחס דחיית מצב משותף (CMR), הגבר בלולאה פתוחה (AoL), מכפלת הגבר-רוחב פס (GBW), קצב שינוי (SR), זמן הקמה, עיוות הרמוני כולל.

למרות שהפרמטרים של מגברי תפעול הם רכיב מערכת חשוב לא פחות מבחירת הפוטודיודות, עקב מגבלות מקום, לא יפורטו כאן הגדרות ותיאורים ספציפיים של הפרמטרים. בתכנון בפועל של גלאי פוטואלקטריים, יש להעריך את השפעתם של פרמטרים אלה על שגיאות שיטתיות. למרות שלא לכל הפרמטרים עשויה להיות השפעה משמעותית על דרישות הפרויקט שלכם, בהתאם לתרחישי היישום בפועל ולדרישות השונות, לפרמטרים הנ"ל יהיו השפעות שונות על שגיאות שיטתיות.

ישנם פרמטרים רבים עבור מגברי תפעול. עבור סוגי אותות שונים, הפרמטרים העיקריים הגורמים לשגיאות שיטתיות יכולים להיות ממוקדים באותות DC ו-AC: אותות משתנים DC מתח קיזוז קלט Vos, סחף טמפרטורת Vos, זרם קיזוז קלט Ios, זרם הטיה קלט Ib, עכבת קלט, רעש (רעש מתח קלט, רעש זרם קלט, רעש תרמי של הגבר תכנון), יחס דחיית ספק כוח (PSRR), יחס דחיית מצב משותף (CMRR). אות וריאציה AC: בנוסף לפרמטרים הנ"ל, יש לקחת בחשבון גם את הדברים הבאים: קיבול קלט, הגבר בלולאה פתוחה (AoL), מכפלת הגבר-רוחב פס (GBW), קצב שינוי (SR), זמן הקמה ועיוות הרמוני כולל.