Hoe kinne jo it lûd fan fotodetektors ferminderje

Hoe kinne jo it lûd fan fotodetektors ferminderje

It lûd fan fotodetektors omfettet benammen: stroomlûd, termyske lûd, skotlûd, 1/f-lûd en breedbânlûd, ensfh. Dizze klassifikaasje is mar in relatyf rûge. Dizze kear sille wy mear detaillearre lûdskarakteristiken en klassifikaasjes yntrodusearje om elkenien te helpen de ynfloed fan ferskate soarten lûd op 'e útfiersignalen fan fotodetektors better te begripen. Allinnich troch de boarnen fan lûd te begripen kinne wy ​​it lûd fan fotodetektors better ferminderje en ferbetterje, wêrtroch't de signaal-lûdferhâlding fan it systeem optimalisearre wurdt.

Skotlûd is in willekeurige fluktuaasje feroarsake troch de diskrete aard fan ladingsdragers. Benammen yn it fotoelektrysk effekt, as fotonen ljochtgefoelige komponinten reitsje om elektroanen te generearjen, is de generaasje fan dizze elektroanen willekeurich en komt oerien mei de Poisson-ferdieling. De spektrale skaaimerken fan skotlûd binne flak en ûnôfhinklik fan frekwinsjegrutte, en dêrom wurdt it ek wol wite rûs neamd. Wiskundige beskriuwing: De woartelswearde (RMS) fan skotlûd kin útdrukt wurde as:

Under harren:

e: Elektroanyske lading (sawat 1,6 × 10⁻⁹ coulomb)

Idark: Tsjustere stream

Δf: Bânbreedte

Skotlûd is evenredich mei de grutte fan 'e stroom en is stabyl by alle frekwinsjes. Yn 'e formule stiet Idark foar de tsjustere stroom fan 'e fotodiode. Dat wol sizze, by ôfwêzigens fan ljocht hat de fotodiode ûnwinske tsjustere stroomlûd. Lykas de ynherinte rûs oan 'e foarkant fan 'e fotodetektor, hoe grutter de tsjustere stroom, hoe grutter it lûd fan 'e fotodetektor. Tsjustere stroom wurdt ek beynfloede troch de bias-wurkspanning fan 'e fotodiode, dat wol sizze, hoe grutter de bias-wurkspanning, hoe grutter de tsjustere stroom. De bias-wurkspanning beynfloedet lykwols ek de junksjekapasitânsje fan 'e fotodetektor, wêrtroch't de snelheid en bânbreedte fan 'e fotodetektor beynfloede wurdt. Boppedat, hoe grutter de biasspanning, hoe grutter de snelheid en bânbreedte. Dêrom, yn termen fan 'e skotlûd, tsjustere stroom en bânbreedteprestaasjes fan fotodiodes, moat in ridlik ûntwerp útfierd wurde neffens de werklike projekteasken.

2. 1/f Flikkerlûd

1/f-rûs, ek wol bekend as flikkerrûs, komt benammen foar yn it lege frekwinsjeberik en is relatearre oan faktoaren lykas materiaaldefekten of oerflakreinheid. Ut it spektrale karakteristykdiagram kin sjoen wurde dat de krêftspektrale tichtens signifikant lytser is yn it hege frekwinsjeberik as yn it lege frekwinsjeberik, en foar elke 100 kear tanimming fan frekwinsje nimt de spektrale tichtensrûs lineêr mei 10 kear ôf. De krêftspektrale tichtens fan 1/f-rûs is omgekeerd evenredich mei de frekwinsje, dat is:

Under harren:

SI(f): Spektrale tichtheid fan lûdskrêft

Ik: Hjoeddeistich

f: Frekwinsje

1/f-lûd is wichtich yn it lege frekwinsjeberik en ferswakket as de frekwinsje tanimt. Dizze eigenskip makket it in wichtige boarne fan ynterferinsje yn lege frekwinsjetapassingen. 1/f-lûd en breedbânlûd komme benammen fan 'e spanningslûd fan 'e operasjonele fersterker yn 'e fotodetektor. Der binne in protte oare boarnen fan lûd dy't ynfloed hawwe op 'e lûd fan fotodetektors, lykas de stroomfoarsjenningslûd fan operasjonele fersterkers, stroomlûd en de termyske lûd fan it wjerstânsnetwurk yn 'e fersterking fan operasjonele fersterkersirkwy's.

3. Spannings- en stroomrûs fan 'e operasjonele fersterker: De spannings- en stroomspektrale tichtheden wurde werjûn yn 'e folgjende figuer:

Yn operasjonele fersterkercircuits wurdt stroomrûs ferdield yn yn-faze stroomrûs en ynvertearjende stroomrûs. De yn-faze stroomrûs i+ streamt troch de ynterne wjerstân Rs fan 'e boarne, wêrtroch in lykweardige spanningsrûs u1= i+*Rs ûntstiet. I- Ynvertearjende stroomrûs streamt troch de lykweardige fersterkingswjerstân R om lykweardige spanningsrûs u2= I-* R te generearjen. Dus as de RS fan 'e stroomfoarsjenning grut is, is de spanningsrûs dy't omset wurdt út stroomrûs ek tige grut. Dêrom, om te optimalisearjen foar bettere rûs, is de stroomfoarsjenningsrûs (ynklusyf ynterne wjerstân) ek in wichtige rjochting foar optimalisaasje. De spektrale tichtheid fan stroomrûs feroaret ek net mei frekwinsjefariaasjes. Dêrom, nei't it fersterke is troch it circuit, foarmet it, lykas de tsjustere stroom fan 'e fotodiode, wiidweidich de skotrûs fan 'e fotodetektor.

4. De termyske rûs fan it wjerstânsnetwurk foar de fersterking (fersterkingsfaktor) fan it operasjonele fersterkersirkwy kin berekkene wurde mei de folgjende formule:

Under harren:

k: Boltzmann-konstante (1,38 × 10-23J/K)

T: Absolute temperatuer (K)

R: Termyske rûs fan wjerstân (ohm) is relatearre oan temperatuer en wjerstânswearde, en it spektrum is flak. Ut de formule kin sjoen wurde dat hoe grutter de fersterkingswjerstânswearde, hoe grutter de termyske rûs. Hoe grutter de bânbreedte, hoe grutter de termyske rûs ek sil wêze. Dêrom, om te soargjen dat de wjerstânswearde en bânbreedtewearde foldogge oan sawol de fersterkingseasken as de bânbreedteeasken, en úteinlik ek in lege rûs of hege sinjaal-rûsferhâlding easkje, moat de seleksje fan fersterkingswjerstannen soarchfâldich beskôge en evaluearre wurde op basis fan 'e werklike projekteasken om de ideale sinjaal-rûsferhâlding fan it systeem te berikken.

Gearfetting

Lûdsferbetteringstechnology spilet in wichtige rol yn it ferbetterjen fan 'e prestaasjes fan fotodetektors en elektroanyske apparaten. Hege presyzje betsjut leech lûd. Om't technology hegere presyzje freget, wurde de easken foar lûd, sinjaal-lûdsferhâlding en lykweardige lûdskrêft fan fotodetektors ek hieltyd heger.