一种电流自减型激光雷达光电模拟前端制造技术

本发明专利技术公开了一种电流自减型激光雷达光电模拟前端，包括微分电路、反馈电路及跨阻放大器，所述微分电路的一端与用于激光回波信号探测的光电探测器连接，微分电路的另一端分别与反馈电路的输入端以及跨阻放大器的输入端连接，反馈电路的输出端与跨阻放大器的输出端连接；所述微分电路对输入波形求一阶导数，跨阻放大器用于对微分电路输出的光电流预放大并输出电压信号，反馈电路在光电流超出跨阻放大器的检测范围时实现分流功能；本发明专利技术的优点在于：电路结构简单，功耗低，工程应用价值高。工程应用价值高。工程应用价值高。

【技术实现步骤摘要】
一种电流自减型激光雷达光电模拟前端


[0001]本专利技术涉及集成电路设计领域，更具体涉及一种电流自减型激光雷达光电模拟前端。

技术介绍

[0002]随着智能驾驶技术的不断发展，车辆对行驶环境信息探测的准确性与实时性在自适应巡航、无人泊车、主动刹车等场景下的要求大幅提升。激光雷达是一种利用激光作为光源的主动探测系统，具备高灵敏度、高分辨率、高抗干扰性等特点。常见激光雷达系统基本工作原理可以看作系统通过向目标发射激光，然后根据回波特征解算目标相距接收机的距离等信息。与毫米波雷达，机器视觉等大多数传统测量技术相比，激光雷达技术避免了因维度转换而带来的信号损失，系统本身就可以采集三维数据；其次激光雷达大幅降低了对目标纹理动态范围的要求；再次激光雷达有效提升了系统面对不连续变化信息时的采集能力。由于成像原理的不同，激光雷达在实际使用过程中几乎不受到成像条件的制约，反应时间短，可以实现全天时半全天候的实时成像。激光雷达的使用实现了对目标的轮廓信息、距离信息、方位信息的精准实时获取，从而感知周围环境。诸多优势使其逐渐成为目前智能驾驶解决方案中实现环境感知的首选方案。
[0003]为实现远距离探测，激光雷达往往在模拟前端设置某种增益调节方式以实现大动态范围输入。对于脉冲式激光雷达，模拟前端往往在第一级跨阻放大器设置多级增益对应不同目标距离，从而实现高动态范围输入。此类动态范围拓宽方式对增益的控制方式有较高要求，传统的可变增益放大器架构很难满足激光雷达实时性要求。另一种常用拓展动态范围的方式通过并联多个跨阻放大器实现。将数个不同增益跨阻放大器的并联在输入端，以实现不同大小光电流的预放大。此类模拟前端通过各不同增益跨阻放大器的同时工作满足了激光雷达的实时性要求，但接收通道信噪比由于并入新的链路将有所下降，功耗将显著增加，结构引入的电路带宽下降一定程度上限制了其在调频连续波系统中的应用，降低了此类模拟前端的工程应用价值。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于如何提升激光雷达模拟前端输入动态范围并降低功耗。
[0005]本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种电流自减型激光雷达光电模拟前端，包括微分电路、反馈电路及跨阻放大器，所述微分电路的一端与用于激光回波信号探测的光电探测器连接，微分电路的另一端分别与反馈电路的输入端以及跨阻放大器的输入端连接，反馈电路的输出端与跨阻放大器的输出端连接；所述微分电路对输入波形求一阶导数，跨阻放大器用于对微分电路输出的光电流预放大并输出电压信号，反馈电路在光电流超出跨阻放大器的检测范围时实现分流功能。
[0006]本专利技术无需外部信号控制电路增益变化，反馈电路在光电流超出跨阻放大器的检
测范围时实现分流功能，在光电流较大时，反馈电路自动开启以实现电流分流功能，此时跨阻放大器将不会由于回波激光功率过高而饱和，可以根据激光回波功率调节输入电流值以拓展前端动态范围，实现输入端动态范围的拓宽，电路结构简单，功耗低，工程应用价值高。
[0007]进一步地，所述电流自减型激光雷达光电模拟前端还包括后置放大器，所述后置放大器的输入端与跨阻放大器的输出端连接。
[0008]进一步地，所述电流自减型激光雷达光电模拟前端还包括用于分析回波特征的过零点检测电路和用于求解目标的距离的时间解算电路，所述过零点检测电路与反馈电路的输出端连接，所述过零点检测电路还与后置放大器的输出端以及时间解算电路连接。
[0009]进一步地，所述微分电路包括电感L和电容C，所述电感L与电容C串联连接，串联连接点作为微分电路的输出端，与跨阻放大器以及反馈电路相连。电感L的非串联端与地连接，电容C的非串联端即微分电路输入端与光电探测器相连。
[0010]更进一步地，所述反馈电路包括反馈电阻、电流自减支路、电流检测电路以及第一恒流偏置电路，所述反馈电阻与电流自减支路连接，电流自减支路的输入端与微分电路的输出端连接，电流自减支路与电流检测电路连接并且均与第一恒流偏置电路连接。
[0011]更进一步地，所述反馈电阻包括电阻RF1和电阻RF2，电流自减支路包括MOS管MF1及MOS管MF2，电流检测电路包括电阻R
d
和MOS管MF3，第一恒流偏置电路包括MOS管MF4和MOS管MF5，MOS管MF1与MOS管MF2栅极短接后与微分电路的输出端相连，MOS管MF1漏极与电源VDD相连，MOS管MF2漏极与MOS管MF4漏极相连；MOS管MF1与MOS管MF2的源极短接后与电阻RF1及电阻RF2串联后形成的公共节点相连，MOS管MF5与MOS管MF4的源极短接后接至电源VSS，MOS管MF5漏极、MOS管MF5栅极及MOS管MF4栅极短接后与片内偏置电流电路输出节点IBIAS相连，输入恒定直流电流，MOS管MF3栅极VB与偏置电压电路相连保证MOS管MF3工作在饱和区，MOS管MF3源极与MOS管MF4漏极相连，MOS管MF3漏极与电阻R
d
一端相连，MOS管MF3漏极同时为电流标志位输出CRout，电阻R
d
的另一端与电源VDD相连。
[0012]更进一步地，所述跨阻放大器包括一级放大电路、补偿电容、二级放大电路以及第二恒流偏置电路，所述一级放大电路与二级放大电路连接并且均与第二恒流偏置电路连接，一级放大电路和二级放大电路之间还接有补偿电容。
[0013]更进一步地，所述一级放大电路包括顺序编号的MOS管M1至MOS管M8，所述MOS管M1的栅极与微分电路的输出端连接，MOS管M1的源极与MOS管M2的源极短接以后与第二恒流偏置电路连接，MOS管M1的漏极与MOS管M3的源极连接，MOS管M2的漏极与MOS管M4的源极连接，MOS管M3的栅极与MOS管M4的栅极连接；MOS管M3的漏极与MOS管M5的漏极连接，MOS管M4的漏极与MOS管M6的漏极连接，MOS管M5的栅极与MOS管M6的栅极连接；MOS管M5的源极与MOS管M7的漏极连接，MOS管M6的源极与MOS管M8的漏极连接，MOS管M7的栅极与MOS管M8的栅极连接并且连接节点与MOS管M5的漏极连接；MOS管M7的源极与MOS管M8的源极连接并接电源VDD。
[0014]更进一步地，所述二级放大电路包括顺序编号的MOS管M9至MOS管M12，MOS管M9的源极与MOS管M10的源极短接以后与第二恒流偏置电路连接，MOS管M9的栅极与MOS管M4的漏极连接，MOS管M9的漏极与MOS管M11的漏极连接，MOS管M10的漏极与MOS管M12的漏极连接，MOS管M11的栅极与MOS管M12的栅极连接并且连接节点与MOS管M10的漏极连接，MOS管M11的源极与MOS管M12的源极连接并接电源VDD，所述补偿电容Cc的一端与MOS管M8的漏极相连，补偿电容Cc的另一端与MOS管M11的漏极相连。
[0015]更进一步地，所述第二恒流偏置电路包括MOS管M13和MOS管M14，MOS管M13的漏极与MOS管M1的源极以及MOS管M2的源极连接，MOS本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电流自减型激光雷达光电模拟前端，其特征在于，包括微分电路、反馈电路及跨阻放大器，所述微分电路的一端与用于激光回波信号探测的光电探测器连接，微分电路的另一端分别与反馈电路的输入端以及跨阻放大器的输入端连接，反馈电路的输出端与跨阻放大器的输出端连接；所述微分电路对输入波形求一阶导数，跨阻放大器用于对微分电路输出的光电流预放大并输出电压信号，反馈电路在光电流超出跨阻放大器的检测范围时实现分流功能。2.根据权利要求1所述的一种电流自减型激光雷达光电模拟前端，其特征在于，还包括后置放大器，所述后置放大器的输入端与跨阻放大器的输出端连接。3.根据权利要求1所述的一种电流自减型激光雷达光电模拟前端，其特征在于，还包括用于分析回波特征的过零点检测电路和用于求解目标的距离的时间解算电路，所述过零点检测电路与反馈电路的输出端连接，所述过零点检测电路还与后置放大器的输出端以及时间解算电路连接。4.根据权利要求1所述的一种电流自减型激光雷达光电模拟前端，其特征在于，所述微分电路包括电感L和电容C，所述电感L与电容C串联连接，串联连接点作为微分电路的输出端，与跨阻放大器以及反馈电路相连，电感L的非串联端与地连接，电容C的非串联端即微分电路输入端与光电探测器相连。5.根据权利要求4所述的一种电流自减型激光雷达光电模拟前端，其特征在于，所述反馈电路包括反馈电阻、电流自减支路、电流检测电路以及第一恒流偏置电路，所述反馈电阻与电流自减支路连接，电流自减支路的输入端与微分电路的输出端连接，电流自减支路与电流检测电路连接并且均与第一恒流偏置电路连接。6.根据权利要求5所述的一种电流自减型激光雷达光电模拟前端，其特征在于，所述反馈电阻包括电阻RF1和电阻RF2，电流自减支路包括MOS管MF1及MOS管MF2，电流检测电路包括电阻R
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和MOS管MF3，第一恒流偏置电路包括MOS管MF4和MOS管MF5，MOS管MF1与MOS管MF2栅极短接后与微分电路的输出端相连，MOS管MF1漏极与电源VDD相连，MOS管MF2漏极与MOS管MF4漏极相连；MOS管MF1与MOS管MF2的源极短接后与电阻RF1及电阻RF2串联后形成的公共节点相连，MOS管MF5与MOS管MF4的源极短接后接至电源VSS，MOS管MF5漏极、MOS管MF5栅极及MOS管MF4栅极短接后与片内偏置电流电路输出节点IBIAS相连，输入恒定直流电流，MOS管MF3栅极VB与偏置电压电路相连保证MOS管MF3工作在饱和区，MOS管MF3源极与MOS管MF4漏极相连，MOS管M...

【专利技术属性】
技术研发人员：程伟博，赵毅强，谢继勇，叶茂，郑肖肖，
申请(专利权)人：安徽卓湛电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：