RU2521150C1 - Способ измерения шума узлов мфпу - Google Patents
Способ измерения шума узлов мфпу Download PDFInfo
- Publication number
- RU2521150C1 RU2521150C1 RU2012153271/28A RU2012153271A RU2521150C1 RU 2521150 C1 RU2521150 C1 RU 2521150C1 RU 2012153271/28 A RU2012153271/28 A RU 2012153271/28A RU 2012153271 A RU2012153271 A RU 2012153271A RU 2521150 C1 RU2521150 C1 RU 2521150C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- noise
- fpu
- voltage
- noise voltage
- power supply
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике. Сущность: способ измерения шума узлов фотоприемного устройства (ФПУ) включает измерение напряжения шума U ш1 с выключенным напряжением питания ФПУ, измерение напряжения шума U ш2 с включенным напряжением питания ФПУ и заданным временем накопления ФПУ, расчет напряжения шума ФПУ U ш по формуле:
. Дополнительно измеряют напряжение шума Uш3 с включенным напряжением питания и нулевым временем накопления ФПУ и рассчитывают уровень шума матрицы фоточувствительных элементов (МФЧЭ) U шМФЧЭ и большой интегральной схемы (БИС) U шБИС по формулам:
,
. Технический результат - раздельное измерение шума МФЧЭ и БИС. 3 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к способам измерения параметров многоэлементных фотоприемных устройств (ФПУ), работающих в режиме накопления. Эти устройства работают в диапазонах 0,2-0,4 мкм, 0,4-0,9 мкм, 0,5-0,65 мкм, 0,8-1,1 мкм, 1-2,8 мкм, 3-5 мкм, 8-12 мкм и далее вплоть до 100-150 мкм.
ФПУ включают два основных узла, которые определяют параметры фоточувствительных элементов (ФЧЭ):
1 - Матрица фоточувствительных элементов (МФЧЭ);
2 - Кремниевый мультиплексор - большая интегральная схема (БИС).
МФЧЭ может включать более 1000000 ФЧЭ, которые должны иметь близкие параметры и осуществлять преобразование падающего на них излучения в фототок. БИС должна иметь такое же количество ячеек, скоммутированных поэлементно с МФЧЭ, и выполнять накопление фототоков с ФЧЭ, преобразование накопленных зарядов в напряжение, поэлементное считывание, предварительное усиление и вывод стандартизованных по диапазону изменений сигналов с заданной частотой кадров. Современные мультиплексоры-процессоры кроме этого осуществляют преобразование выходных сигналов из аналоговой формы в цифровую форму и осуществляют предварительную цифровую обработку этих сигналов. Рабочая температура МФЧЭ и БИС может быть и достаточно низкой, в случае работы в инфракрасном (ИК) диапазоне, чтобы снизить обратные токи ФЧЭ.
Производство ФПУ направлено на получение устройств с заданным фотоэлектрическим параметром, характеризующим его качество.
Таким параметром может быть пороговая облученность (NEI), или пороговая мощность (NEP), или удельная обнаружительная способность (D*), или пороговая разность температур (NETD).
Для производства годных ФПУ необходимо, чтобы величина заданного фотоэлектрического параметра удовлетворяла техническим требованиям (ТТ) или техническим условиям (ТУ). ФПУ, не удовлетворяющее требованию, считается дефектным и поставке не подлежит. В этом случае выпуск и дальнейшая поставка ФПУ останавливается до выяснения причин возникновения дефектов и принятия мер по их устранению, подтвержденному положительным результатом испытаний ФПУ с устраненным дефектом.
В этом случае нам требуется достаточно быстрый и корректный метод определения места возникновения дефектов и причин их возникновения.
Все вышеуказанные параметры являются пороговыми, т.е. определяются уровнем шума ФПУ. В дефектном ФПУ уровень шума будет повышенным. Шум ФПУ складывается из шума ФЧЭ и шума БИС. Следовательно, повышенным будет или шум МФЧЭ, или шум БИС, или оба шума.
В результате возникает необходимость раздельного определения уровня шумов МФЧЭ и БИС.
Известен метод измерения шума ФПУ, описанный в разделе 1.8 ГОСТ 17772-88.
В указанном методе необходимо измерить уровень шума измерительного стенда и суммарный уровень шума измерительного стенда и ФПУ, а затем определить уровень шума ФПУ в соответствии с формулой (19) ГОСТ 17772-88.
где Uш1 - напряжение шума без подачи напряжения питания ФПУ (напряжение шума стенда), В;
Uш2 - напряжение шума при подаче напряжения питания ФПУ (суммарное напряжение шума стенда и ФПУ), В;
Uш - напряжение шума ФПУ, В.
Указанный метод не позволяет раздельно измерить шум МФЧЭ и шум БИС.
Задачей заявляемого способа является раздельное измерение величин шума МФЧЭ и шума БИС.
Технический результат достигается тем, что в известном способе измерения шума узлов ФПУ, включающем измерение напряжения шума Uш1 с выключенным напряжением питания ФПУ, измерение напряжения шума Uш2 с включенным напряжением питания и заданным временем накопления ФПУ, и расчет напряжения шума ФПУ Uш по формуле
дополнительно измеряют напряжение шума Uш3 с включенным напряжением питания и нулевым временем накопления ФПУ, и рассчитывают уровень шума МФЧЭ UшМФЧЭ и БИС UшБИС по следующим формулам:
Сущность заявляемого способа состоит в следующем.
Шумы измерительного стенда и ФПУ являются некоррелированными. Тогда суммарный шум системы, включающей измерительный стенд и работающее ФПУ с заданным временем накопления τ, описывается выражением
а шум системы, включающей измерительный стенд и выключенное ФПУ, - выражением
Тогда шум работающего ФПУ с заданным временем накопления τ будет равен
Шум работающего ФПУ с заданным временем накопления τ является суммой шума БИС мультиплексора и МФЧЭ. Эти шумы также некоррелированные, поэтому их сумма описывается следующим выражением:
Если установить время накопления ФПУ равным нулю, то МФЧЭ будет изолировано от БИС. В этом случае шум ФПУ будет равен шуму БИС. Тогда суммарный шум системы, включающей измерительный стенд и ФПУ, работающее с нулевым временем накопления, будет описываться формулой
Из этого выражения мы получим формулу, описывающую величину шума БИС мультиплексора
и величину шума МФЧЭ,
В качестве примера реализации рассмотрим ФПУ формата 4×288 на основе фотодиодов из КРТ. МФЧЭ включает 8 линеек, расположенных в соответствии с топологией, представленной на фиг.1.
На автоматизированном стенде измерения параметров ФПУ были произведены измерения шумов в соответствии с заявленным способом. Измерение длилось 10 минут. Шум каждой ячейки ФПУ автоматически измерялся 1024 раза. Затем автоматически проводилось вычисление среднего значения шума каждой ячейки и значения средних шумов по линейкам и ФПУ. Средние значения измеренных напряжений шумов Uш1, Uш2, Uш3 приведены в таблице. Там же приведены рассчитанные значения шумов ФПУ, БИС и МФЧЭ.
Таблица | |||||
Uш1; мВ | Uш2; мВ | Uш3; мВ | UшФПУ; мВ | UшБИС; мВ | UшМФЧЭτ; мВ |
0,106 | 0,247 | 0,173 | 0,223 | 0,137 | 0,176 |
Заявленный способ компьютеризирован и позволяет провести измерения шума за короткое время с высокой точностью. По этой причине полезность его также не вызывает сомнений.
Заявленный способ позволяет также измерять шум каждой ячейки ФПУ, каждой ячейки БИС и каждого ФЧЭ.
На фиг.2 и 3 приведены графические результаты измерений шумов ячеек ФПУ, ячеек БИС и ФЧЭ в единицах АЦП по всем линейкам ФПУ, которые также автоматически получаются при использовании заявляемого способа.
Claims (1)
- Способ измерения шума узлов фотоприемного устройства (ФПУ), включающий измерение напряжения шума U ш1 с выключенным напряжением питания ФПУ, измерение напряжения шума U ш2 с включенным напряжением питания ФПУ и заданным временем накопления ФПУ и расчет напряжения шума ФПУ U ш по формуле:
,
в котором дополнительно измеряют напряжение шума Uш3 с включенным напряжением питания и нулевым временем накопления ФПУ и рассчитывают уровень шума матрицы фоточувствительных элементов (МФЧЭ) U шМФЧЭ и большой интегральной схемы (БИС) U шБИС по следующим формулам :
,
.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012153271/28A RU2521150C1 (ru) | 2012-12-10 | 2012-12-10 | Способ измерения шума узлов мфпу |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012153271/28A RU2521150C1 (ru) | 2012-12-10 | 2012-12-10 | Способ измерения шума узлов мфпу |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012153271A RU2012153271A (ru) | 2014-06-20 |
RU2521150C1 true RU2521150C1 (ru) | 2014-06-27 |
Family
ID=51213522
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012153271/28A RU2521150C1 (ru) | 2012-12-10 | 2012-12-10 | Способ измерения шума узлов мфпу |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2521150C1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU819750A1 (ru) * | 1979-05-08 | 1981-04-07 | Казанский Ордена Трудового Крас-Ного Знамени Авиационный Институтим. A.H.Туполева | Устройство дл измерени шумовыхХАРАКТЕРиСТиК фОТОчуВСТВиТЕльНыХэлЕМЕНТОВ |
SU1064235A1 (ru) * | 1982-06-18 | 1983-12-30 | Институт электроники АН БССР | Устройство дл автоматического измерени шумов |
JP4728265B2 (ja) * | 2007-02-20 | 2011-07-20 | 富士通セミコンダクター株式会社 | ノイズ特性測定装置及びノイズ特性測定方法 |
-
2012
- 2012-12-10 RU RU2012153271/28A patent/RU2521150C1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU819750A1 (ru) * | 1979-05-08 | 1981-04-07 | Казанский Ордена Трудового Крас-Ного Знамени Авиационный Институтим. A.H.Туполева | Устройство дл измерени шумовыхХАРАКТЕРиСТиК фОТОчуВСТВиТЕльНыХэлЕМЕНТОВ |
SU1064235A1 (ru) * | 1982-06-18 | 1983-12-30 | Институт электроники АН БССР | Устройство дл автоматического измерени шумов |
JP4728265B2 (ja) * | 2007-02-20 | 2011-07-20 | 富士通セミコンダクター株式会社 | ノイズ特性測定装置及びノイズ特性測定方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ГОСТ 17772-88, раздел 1.8 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012153271A (ru) | 2014-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Bonanno et al. | Characterization measurements methodology and instrumental set-up optimization for new SiPM detectors—Part II: Optical tests | |
Guo et al. | Quantitative analysis of crystalline silicon wafer PV modules by electroluminescence imaging | |
JP2015043395A (ja) | 太陽電池装置及びその利用 | |
CN103308841B (zh) | 一种标定四主栅标片的方法 | |
CN103472430A (zh) | 太阳模拟器辐照不均匀度和不稳定度测试*** | |
Sellner et al. | Advanced PV module performance characterization and validation using the novel Loss Factors Model | |
Payne et al. | Evaluating the accuracy of point spread function deconvolutions applied to luminescence images | |
Driesse et al. | Spectrally selective sensors for PV system performance monitoring | |
RU2521150C1 (ru) | Способ измерения шума узлов мфпу | |
Xu et al. | Primary calibration of solar photovoltaic cells at the National Metrology centre of Singapore | |
Lopez-Garcia et al. | Characterisation of n-type bifacial silicon PV modules | |
Dominé et al. | The influence of measurement errors in spectral irradiance of flash solar simulators on the spectral mismatch factor of PV modules | |
CN106017681B (zh) | 一种同时测量微型光谱仪增益及读出噪声的方法 | |
CN105738075A (zh) | 一种多结太阳电池太阳模拟器均匀性测试装置 | |
Bhoopathy et al. | Contactless Extraction of Implied IV Curves of Individual Solar Cells in Fully Assembled Modules Using Photoluminescence | |
Hameiri et al. | Uncertainty in photoluminescence-based effective carrier lifetime measurements | |
Mäckel et al. | Capturing the spectral response of solar cells with a quasi‐steady‐state, large‐signal technique | |
Sinton et al. | Critical Evaluation of the Foundations of Solar Simulator Standards | |
CN108036928B (zh) | Pst测试中入瞳电压值标定方法、***及pst测试*** | |
CN111220858B (zh) | 一种量子Bell态探测器噪声等效功率测量方法 | |
JP4617141B2 (ja) | 多接合型光電変換素子の特性制限要素セルの判定方法 | |
CN201828643U (zh) | 一种太阳能电池量子效率的直流测量装置 | |
Klein | Quality control for ATLAS ITk strip sensor production | |
Rehbein et al. | Calibration of 122 SensL MicroFJ-60035 SiPMs and the reduction of optical crosstalk due to coupled light guides | |
Norton et al. | Analysis of the output of two isotype cell sets compared to a precision spectroradiometer |