Фотодетекторларның тавышын ничек киметергә

Фотодетекторларның тавышын ничек киметергә

Фотодетекторларның шау-шуына, нигездә, түбәндәгеләр керә: ток шау-шу, җылылык шау-шу, ату шау-шу, 1/f шау-шу һәм киң диапазонлы шау-шу һ.б. Бу классификация чагыштырмача якынча гына. Бу юлы без фотодетекторларның чыгыш сигналларына төрле шау-шу төрләренең йогынтысын яхшырак аңларга ярдәм итү өчен, шау-шуның җентеклерәк характеристикаларын һәм классификацияләрен тәкъдим итәчәкбез. Шау-шу чыганакларын аңлап кына без фотодетекторларның шау-шуын яхшырак киметә һәм яхшырта алабыз, шуның белән системаның сигнал-шау нисбәтен оптимальләштерә алабыз.

Ату шау-шуы - заряд ташучыларның дискрет табигате аркасында килеп чыккан очраклы тирбәнеш. Аеруча фотоэлектрик эффект вакытында, фотоннар фотосизгер компонентларга бәрелеп электроннар барлыкка китергәндә, бу электроннарның генерациясе очраклы һәм Пуассон бүленешенә туры килә. Ату шау-шуы спектраль характеристикалары тигез һәм ешлык зурлыгына бәйле түгел, шуңа күрә ул шулай ук ​​ак шау дип атала. Математик тасвирлама: Ату шау-шуы тамыр уртача квадрат (RMS) кыйммәтен түбәндәгечә күрсәтергә мөмкин:

Алар арасында:

e: Электрон заряд (якынча 1,6 × 10-19 кулон)

Идарк: Караңгы агым

Δf: Полоса киңлеге

Ату шау-шулары ток зурлыгына пропорциональ һәм барлык ешлыкларда да тотрыклы. Формулада Idark фотодиодның караңгы тогын күрсәтә. Ягъни, яктылык булмаганда, фотодиодта теләмәгән караңгы ток шау-шулары бар. Фотодетекторның алгы очындагы эчке шау-шу кебек, караңгы ток зуррак булган саен, фотодетекторның шау-шулары да зуррак була. Караңгы токка фотодиодның эш көчәнеше дә тәэсир итә, ягъни эш көчәнеше зуррак булган саен, караңгы ток зуррак була. Ләкин, эш көчәнеше фотодетекторның тоташу сыйдырышлыгына да тәэсир итә, шуның белән фотодетекторның тизлегенә һәм үткәрүчәнлегенә йогынты ясый. Моннан тыш, көчәнеш зуррак булган саен, тизлек һәм үткәрүчәнлек зуррак була. Шуңа күрә, фотодиодларның ату шау-шулары, караңгы ток һәм үткәрүчәнлек күрсәткечләре ягыннан, проектның чын таләпләренә туры китереп, акылга сыярлык проект башкарылырга тиеш.

2. 1/f җемелдәү тавышы

1/f шау-шу, шулай ук ​​җемелдәү шау-шу дип тә атала, нигездә түбән ешлык диапазонында барлыкка килә һәм материал кимчелекләре яки өслек чисталыгы кебек факторлар белән бәйле. Аның спектраль характеристика диаграммасыннан күренгәнчә, аның куәт спектраль тыгызлыгы югары ешлык диапазонында түбән ешлык диапазонына караганда күпкә кечерәк, һәм ешлыкның һәр 100 тапкыр артуы белән спектраль тыгызлык шау-шу сызыклы рәвештә 10 тапкыр кими. 1/f шау-шуының куәт спектраль тыгызлыгы ешлыкка кире пропорциональ, ягъни:

Алар арасында:

SI(f): Шау көченең спектраль тыгызлыгы

I: Агымдагы

f: Ешлык

1/f шау-шу түбән ешлык диапазонында әһәмиятле һәм ешлык арткан саен кими бара. Бу үзенчәлек аны түбән ешлыклы кушымталарда комачаулауның төп чыганагы итә. 1/f шау-шу һәм киң диапазонлы шау-шу, нигездә, фотодетектор эчендәге операцион көчәйткечнең көчәнеш шау-шуыннан килә. Фотодетекторлар шау-шуына тәэсир итүче башка күп шау-шу чыганаклары бар, мәсәлән, операцион көчәйткечләрнең электр белән тәэмин итү шау-шулары, ток шау-шулары һәм операцион көчәйткеч схемаларының көчәйтү коэффицентындагы каршылык челтәренең җылылык шау-шулары.

3. Операцион көчәйткечнең көчәнеш һәм ток шау-шулары: Көчәнеш һәм ток спектраль тыгызлыклары түбәндәге рәсемдә күрсәтелгән:

Операцион көчәйткеч схемаларында ток шау-шу фаза эчендәге ток шау-шуына һәм инверсия ток шау-шуына бүленә. Фаза эчендәге ток шау-шу i+ чыганакның эчке каршылыгы Rs аша үтә, эквивалент көчәнеш шау-шуын u1= i+*Rs барлыкка китерә. I- Инверсия ток шау-шуы көчәйтү эквивалент резисторы R аша үтә һәм эквивалент көчәнеш шау-шуын u2= I-* R барлыкка китерә. Шуңа күрә, электр белән тәэмин итүнең RS зур булганда, ток шау-шуыннан үзгәртелгән көчәнеш шау-шу да бик зур була. Шуңа күрә, яхшырак шау-шу өчен оптимальләштерү өчен, электр белән тәэмин итүнең шау-шуын (эчке каршылыкны да кертеп) да оптимальләштерүнең төп юнәлеше булып тора. Ток шау-шуының спектраль тыгызлыгы ешлык үзгәрешләре белән дә үзгәрми. Шуңа күрә, схема белән көчәйтелгәннән соң, ул, фотодиодның караңгы тогы кебек, фотодетекторның ату шау-шуын комплекслы рәвештә формалаштыра.

4. Операцион көчәйткеч схемасының көчәйтү коэффициенты (көчәйтү коэффициенты) өчен каршылык челтәренең җылылык шау-шуын түбәндәге формула ярдәмендә исәпләп була:

Алар арасында:

k: Больцман даимисе (1,38 × 10-23 Дж/К)

T: Абсолют температура (K)

R: Каршылык (ом) термик шау-шу температура һәм каршылык кыйммәте белән бәйле, һәм аның спектры тигез. Формуладан күренгәнчә, көчәйтү каршылык кыйммәте зуррак булган саен, термик шау-шу да зуррак була. Полоса киңлеге зуррак булган саен, термик шау-шу да зуррак булачак. Шуңа күрә, каршылык кыйммәте һәм полоса киңлеге кыйммәтенең көчәйтү таләпләренә дә, полоса киңлеге таләпләренә дә туры килүен, һәм ахыр чиктә түбән шау-шу яки югары сигнал-шау нисбәтен таләп итүен тәэмин итү өчен, системаның идеаль сигнал-шау нисбәтенә ирешү өчен көчәйтү резисторларын сайлауны проектның чын таләпләренә нигезләнеп җентекләп карарга һәм бәяләргә кирәк.

Кыскача мәгълүмат

Тавышны киметү технологиясе фотодетекторлар һәм электрон җайланмаларның эшчәнлеген яхшыртуда мөһим роль уйный. Югары төгәллек түбән тавыш дигәнне аңлата. Технология югарырак төгәллек таләп иткәнлектән, фотодетекторларның тавышына, сигнал-шау нисбәтенә һәм эквивалент тавыш көченә таләпләр дә арта бара.