脉冲信号的放大电路、回波信号接收系统及激光雷达技术方案

本公开涉及脉冲信号的放大电路、回波信号接收系统及激光雷达，该放大电路包括光电转换模块、放大器模块、反馈模块以及电流补偿模块；放大器模块的正输入端接入偏置电压；光电转换模块通过电连接线连接至放大器模块的负输入端，反馈模块连接在电连接线与放大器模块的输出端之间，电流补偿模块连接至电连接线；光电转换模块将光脉冲信号转换为电流脉冲信号；放大器模块将电流脉冲信号转换为电压脉冲信号并放大；反馈模块控制电流脉冲信号向电压脉冲信号转换的增益；电流补偿模块在电流脉冲信号中的瞬时光电流超过放大器模块的饱和阈值时导通，利用输入的补偿电流进行电流补偿，以免负输入端的电压被拉低，避免脉宽展宽，进而限制脉宽，改善盲区。改善盲区。改善盲区。

【技术实现步骤摘要】
脉冲信号的放大电路、回波信号接收系统及激光雷达


[0001]本公开涉及电子电路设计
，尤其涉及一种脉冲信号的放大电路、回波信号接收系统及激光雷达。

技术介绍

[0002]激光雷达是一种主动式传感器，其利用特定波长的激光信号（例如测距光脉冲）对物体表面进行扫描来获取物体表面的相关特性信息。与普通微波雷达相比，激光雷达具有分辨率高、隐蔽性好、抗干扰能力强、体积小以及质量轻等优点。
[0003]目前，激光雷达大都采用脉冲激光器作为发射端的飞行时间法（TimeOfFlight，TOF）的测距方案；对应的，接收端基于接收到的回波脉冲计时，以实现测距。其中，在采用积分式光电探测器件作为接收端的光电转换器件的激光雷达中，由于回波脉冲的光脉冲信号较强时，电信号对应的波形的下降沿后移，波形展宽，从而影响脉冲计时，导致测量盲区。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种脉冲信号的放大电路、回波信号接收系统及激光雷达。
[0005]第一方面，本公开提供了一种脉冲信号的放大电路，其特征在于，包括：光电转换模块、放大器模块、反馈模块以及电流补偿模块；所述放大器模块包括负输入端、正输入端和输出端，所述正输入端接入偏置电压；所述光电转换模块通过电连接线连接至所述放大器模块的负输入端；所述反馈模块的一端连接至电连接线，另一端连接至所述放大器模块的输出端；所述电流补偿模块连接至电连接线；其中，所述光电转换模块设置为将光脉冲信号转换为电流脉冲信号；所述放大器模块设置为将电流脉冲信号转换为电压脉冲信号，并按照预设倍数放大；所述反馈模块设置为控制所述电流脉冲信号向所述电压脉冲信号转换的增益；所述电流补偿模块设置为在电流脉冲信号中的瞬时光电流超过所述放大器模块的饱和阈值时导通，利用输入的补偿电流与反馈模块的饱和电流共同构成负输入端的输入电流，以免负输入端的电压被拉低。
[0006]在一些实施例中，所述放大器模块包括跨阻放大器，所述反馈模块包括反馈电阻，所述电流补偿模块包括补偿电源、补偿二极管和补偿电容；所述补偿二极管的正极连接至所述补偿电源，并通过所述补偿电容连接信号地；所述补偿二极管的负极连接至所述电连接线。
[0007]在一些实施例中，所述补偿二极管的导通压降满足：其中，V
D2
代表补偿二极管的导通压降，V
clamp
代补偿电源的输出电压，V
bia
代表正输入端的偏置电压。
[0008]在一些实施例中，所述补偿电容的容值在预设电容范围内。
[0009]在一些实施例中，所述跨阻放大器还包括电源端和接地端，所述电源端接入供电电压，所述接地端连接信号地；其中，所述供电电压为所述偏置电压的2倍。
[0010]在一些实施例中，所述光电转换模块为单点光电探测器、线阵光电探测器或面阵光电探测器。
[0011]在一些实施例中，该放大电路还包括整形模块、模数转换模块和数据处理模块；所述整形模块的输入端连接所述放大器模块的输出端，所述整形模块的输出端连接所述模数转换模块的输入端，所述模数转换模块的输出端连接所述数据处理模块；所述整形模块设置为将放大后的电压脉冲信号转换为方波脉冲信号，所述模数转换模块设置为将所述方波脉冲信号转换为数字信号，所述数据处理模块设置为至少基于所述数字信号确定所述光波脉冲信号的接收时间。
[0012]在一些实施例中，所述整形模块包括比较器，所述模数转换模块包括模数转换器，所述数据处理模块包括计时器。
[0013]第二方面，本公开还提供了一种回波信号接收系统，包括第一方面提供的任一种放大电路。
[0014]第三方面，本公开还提供了一种激光雷达，包括第二方面提供的任一种回波信号接收系统。
[0015]本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：本公开实施例提供的脉冲信号的放大电路、回波信号接收系统及激光雷达中，该脉冲信号的放大电路包括光电转换模块、放大器模块、反馈模块以及电流补偿模块；放大器模块包括负输入端、正输入端和输出端，正输入端接入偏置电压；光电转换模块通过电连接线连接至放大器模块的负输入端；反馈模块的一端连接至电连接线，另一端连接至放大器模块的输出端；电流补偿模块连接至电连接线；其中，光电转换模块设置为将光脉冲信号转换为电流脉冲信号；放大器模块设置为将电流脉冲信号转换为电压脉冲信号，并按照预设倍数放大；反馈模块设置为控制电流脉冲信号向电压脉冲信号转换的增益；电流补偿模块设置为在电流脉冲信号中的瞬时光电流超过放大器模块的饱和阈值时导通，利用输入的补偿电流与反馈模块的饱和电流共同构成负输入端的输入电流，以免负输入端的电压被拉低。由此，通过电流补偿模块进行负输入端的电流补偿，使得负输入端的电压不被拉低，从而避免由此导致的输出波形展宽，进而使得在光脉冲信号能量较强时依旧对应于光脉冲信号的结束时间生成对应的方波，从而使得方波信号脉宽限制在一个较小的最大脉宽范围之内，减小了比较器输出模块的输出信号的最大脉宽，利于提高计时精准性，减小激光雷达的测距盲区，进而提升激光雷达性能指标。
附图说明
[0016]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
[0017]为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而
言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本公开实施例提供的一种激光雷达的工作原理示意图；图2为相关技术中激光雷达接收端的电路系统架构图；图3为相关技术中比较器输出波形示意图；图4为相关技术中波形展宽示意图；图5为相关技术中放大电路的结构示意图；图6为本公开实施例提供的一种放大电路的结构示意图；图7为本公开实施例提供的另一种放大电路的结构示意图；图8为本公开实施例提供的又一种放大电路的结构示意图。
[0019]其中，相关技术中：01、光电探测器；02、跨阻放大器；03、比较器；L01、波形1；L02、波形2；L03、波形3；本公开实施例中：10、脉冲信号的放大电路，简称为“放大电路”；100、电连接线；110、光电转换模块；120、放大器模块；121、负输入端；122、正输入端；123、输出端；130、反馈模块；140、电流补偿模块；150、整形模块；160、模数转换模块；170、数据处理模块；30、激光雷达。
具体实施方式
[0020]为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0021]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脉冲信号的放大电路，其特征在于，包括：光电转换模块、放大器模块、反馈模块以及电流补偿模块；所述放大器模块包括负输入端、正输入端和输出端，所述正输入端接入偏置电压；所述光电转换模块通过电连接线连接至所述放大器模块的负输入端；所述反馈模块的一端连接至电连接线，另一端连接至所述放大器模块的输出端；所述电流补偿模块连接至电连接线；其中，所述光电转换模块设置为将光脉冲信号转换为电流脉冲信号；所述放大器模块设置为将电流脉冲信号转换为电压脉冲信号，并按照预设倍数放大；所述反馈模块设置为控制所述电流脉冲信号向所述电压脉冲信号转换的增益；所述电流补偿模块设置为在电流脉冲信号中的瞬时光电流超过所述放大器模块的饱和阈值时导通，利用输入的补偿电流与反馈模块的饱和电流共同构成负输入端的输入电流，以免负输入端的电压被拉低。2.根据权利要求1所述的放大电路，其特征在于，所述放大器模块包括跨阻放大器，所述反馈模块包括反馈电阻，所述电流补偿模块包括补偿电源、补偿二极管和补偿电容；所述补偿二极管的正极连接至所述补偿电源，并通过所述补偿电容连接信号地；所述补偿二极管的负极连接至所述电连接线。3.根据权利要求2所述的放大电路，其特征在于，所述补偿二极管的导通压降满足：其中，V
D2
代表补偿二极管的导通压降，V
clamp
代补偿电源的输出电压，V
bia

【专利技术属性】
技术研发人员：李洪鹏，王百戈，郑睿童，沈罗丰，占顺宇，
申请(专利权)人：探维科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：