一种激光雷达触发信号的扩展电路的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种激光雷达触发信号的扩展电路，包括二极管，用于限制输入触发信号的电压范围，对单稳态触发器输入端起保护作用；单稳态触发器，可选择上升沿或者下降沿触发，输出上升沿或下降沿与触发信号同步且宽度可由电阻与电容设置的脉冲信号；驱动器，用于提高输出信号驱动负载的能力。本发明将激光雷达系统中由激光器或者传感器提供的触发信号由单路扩展为多路，可同时触发多路模数转换器或者光子计数系统的数据采集过程，并具备设计简单、功能可靠、结构紧凑以及成本经济的优点。
【专利说明】
一种激光雷达触发信号的扩展电路
技术领域
[0001]本发明属于激光雷达技术领域，涉及一种激光雷达触发信号的扩展电路，尤其涉及一种将激光雷达系统中由激光器或者传感器提供的触发信号由单路扩展为多路的电路。
【背景技术】
[0002]激光雷达系统被广泛应用于大气参量的遥感探测。激光器发射的激光脉冲与大气中的微粒、分子或原子相互作用，产生后向散射的光信号，被望远镜系统接收后，经过光学传感器转化为电信号，再由模数转换器或者光子计数系统组成的数据采集系统记录为数据，最后利用雷达方程即可反演出探测对象物理参数的时空分布。
[0003]激光雷达系统具备测距的能力，即测量探测目标与自身之间的距离。这需要在激光雷达系统的数据采集过程里，触发信号与激光光脉冲的输出保持同步。通常这个触发信号由激光器或光学传感器提供，并直接与数据采集系统的触发信号输入端连接。为此，需要满足如下条件:该信号的电平幅度必须受到限制，否则容易损坏数据采集系统的触发信号输入端，尤其是该信号由光学传感器提供时；该信号与数据采集系统的触发边沿条件必须一致，即同属上升沿触发或者下降沿触发。
[0004]当激光雷达系统探测多个大气参数时，会采用多个光学传感器，以及多个通道的数据采集系统。尤其是这些通道分属不同型号的仪器时，整体上数据采集系统对触发信号提出了更多的要求，除了前述要求外，还包括触发脉冲可以同时输出上边沿触发与下边沿触发的脉冲信号，以及具备更强大的驱动能力。这是由激光器或者光学传感器所提供的单一触发信号所无法满足的。
【发明内容】
[0005]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种将激光雷达系统中由激光器或者传感器提供的触发信号由单路扩展为多路的电路。
[0006]本发明所采用的技术方案是:一种激光雷达触发信号的扩展电路，其特征在于:包括二极管Dl与二极管D2、单稳态触发器Ul、电阻Rl、电容Cl和驱动器U2;
[0007]所述二极管Dl的阳极与触发信号输入端Input连接，其阴极与电源连接;所述二极管D2的阴极与触发信号输入端Input连接，其阳极与地电位连接；
[0008]所述触发信号输入端Input通过第一单刀双掷开关SI与所述单稳态触发器Ul的第一输入端A或第二输入端B连接;如果触发信号输入端Input与单稳态触发器Ul的第一输入端A端连接，则单稳态触发器Ul被配置为上升沿触发;如果触发信号输入端Input与单稳态触发器Ul的第二输入端B端连接，则单稳态触发器Ul被配置为下降沿触发；
[0009]所述电阻Rl—端与电源连接，另一端与所述单稳态触发器Ul的引脚RX连接;所述电容Cl 一端与所述单稳态触发器Ul的引脚RX连接，另一端与所述单稳态触发器Ul的引脚CX连接;所述单稳态触发器Ul输出端与所述驱动器U2连接，其输出端Qp输出上升沿与触发信号输入端Input同步的脉冲，输出端Qn输出下降沿与触发信号输入端Input同步的脉冲；
[0010]在配置所述单稳态触发器Ul时，改变电阻Rl与电容Cl的值，能设置输出端脉冲的宽度。
[0011]作为优选，所述单稳态触发器Ul的输出端Qp或者Qn通过第二单刀双掷开关S2与所述驱动器U2的输入端A1-A8连接，其中输入端A1-A8全部并联；即当所述驱动器U2的输入端A1-A8与所述单稳态触发器Ul的输出端Qp连接时，所述驱动器U2的输出端Yl -Y8输出上升沿与触发信号输入端Input同步的脉冲；即当所述驱动器U2的输入端A1-A8与所述单稳态触发器Ul的输出端Qn连接时，所述驱动器U2的输出端Y1-Y8输出下降沿与触发信号输入端Input同步的脉冲;所述驱动器U2的输出端Y卜Y8全部并联，即电路输出端Output可提供同时驱动8个数据采集系统触发信号通道的能力。
[0012]作为优选，所述驱动器U2的输入端A1-A4全部并联，并与所述单稳态触发器Ul的输出端Qp连接;所述驱动器U2的输出端Y1-Y4全部并联，即输出端Output可同时驱动4个数据采集系统的触发信号通道，输出端Output输出上升沿与触发信号Input同步的脉冲;所述驱动器U2的输入端A5-A8全部并联，并与单稳态触发器Ul的输出端Qn连接;所述驱动器U2的输出端Y5-Y8全部并联，即输出端Outputl可同时驱动4个数据采集系统的触发信号通道，输出端Output I输出下降沿与触发信号Input同步的脉冲。
[0013]作为优选，在配置完成所述单稳态触发器Ul与驱动器U2时，所述驱动器U2输出端所输出的脉冲信号与触发信号输入端Input保持同步，延迟不超过60ns。
[0014]本发明可以同时触发多路模数转换器或者光子计数系统的数据采集过程，并具备设计简单、功能可靠、结构紧凑以及成本经济的优点。
【附图说明】
[0015]图1是本发明第一实施方式的电路原理图；
[0016]图2是本发明第二实施方式的电路原理图。
【具体实施方式】
[0017]为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0018](I)第一实施方式
[0019]在图1所示的电路中，二极管Dl与二极管D2，用于限制触发信号输入端Input的电压范围，对单稳态触发器Ul的输入端A或B起到保护的作用；单稳态触发器Ul，由单刀双掷开关SI选择上升沿或者下降沿触发，输出上升沿Qp或下降沿Qn与触发信号输入端Input同步且宽度由电阻Rl与电容Cl设置的脉冲信号；驱动器U2，由单刀双掷开关S2选择上升沿Qp或者下降沿Qn为其输入，提高与触发信号输入端Input同步的输出信号Output驱动负载的能力。
[0020]二极管Dl的阳极与触发信号输入端Input连接，其阴极与电源连接;二极管D2的阴极与触发信号输入端Input连接，其阳极与地电位连接。
[0021]在配置单稳态触发器Ul时，其与触发信号输入端Input通过第一单刀双掷开关SI实现连接。如果触发信号输入端Input与单稳态触发器Ul的A端连接，则单稳态触发器Ul被配置为上升沿触发;如果触发信号输入端Input与单稳态触发器Ul的B端连接，则单稳态触发器Ul被配置为下降沿触发。
[0022]在配置单稳态触发器Ul时，其输出端Qp输出上升沿与触发信号输入端Input同步的脉冲，输出端Qn输出下降沿与触发信号输入端Input同步的脉冲。
[0023]在配置单稳态触发器Ul时，改变电阻Rl与电容Cl的值，可设置输出端脉冲Qp与Qn的宽度U=0.32*R1*C1*( 1+0.7/R1)。电阻Rl与电源连接，其另一端与单稳态触发器Ul的引脚RX连接。电容Cl与单稳态触发器Ul的引脚RX连接，其另一端与单稳态触发器Ul的引脚CX连接。
[0024]在配置驱动器U2时，单稳态触发器Ul的输出端Qp或者Qn通过第二单刀双掷开关S2与驱动器U2的输入端Al -A8连接，其中输入端Al -A8全部并联。当驱动器U2的输入端Al -A8与单稳态触发器Ul的输出端Qp连接时，驱动器U2的输出端Yl -Y8输出上升沿与触发信号输入端Input同步的脉冲。当驱动器U2的输入端A1-A8与单稳态触发器UI的输出端Qn连接时，驱动器U2的输出端Y1-Y8输出下降沿与触发信号输入端Input同步的脉冲。
[0025]在配置驱动器U2时，驱动器U2的输出端Y1-Y8全部并联，即电路输出端Output可提供同时驱动8个数据采集系统触发信号通道的能力。
[0026]在配置完成单稳态触发器Ul与驱动器U2后，电路输出端Output所输出的脉冲信号的脉宽由电阻Rl与电容Cl的值决定，即为并且该信号与触发信号输入端Input保持同步，延迟不超过60ns。
[0027](2)第二实施方式
[0028]图2与图1部分地相同，因此，与图1相同的部件用相同的标号表示，并省略部分详细描述。在图2所示的电路中，二极管Dl与二极管D2，用于限制外部输入的触发信号输入端Input的电压范围，对单稳态触发器Ul的输入端A或B起到保护的作用；单稳态触发器Ul，由第一单刀双掷开关SI选择上升沿或者下降沿触发，输出上升沿Qp或下降沿Qn与触发信号输入端Input同步且宽度由电阻Rl与电容Cl设置的脉冲信号；驱动器U2，被配置为各有4个输入通道与上升沿Qp或者下降沿Qn相连接，提高与触发信号输入端Input同步的输出信号Output与Outputl驱动负载的能力。
[0029]图2所示电路与图1所示电路的不同地方在于，省略了第二单刀双掷开关S2。在配置驱动器U2时，其输入端A1-A4全部并联，并与单稳态触发器Ul的输出端Qp连接;其输出端Y1-Y4全部并联，即输出端Output可同时驱动4个数据采集系统的触发信号通道。在配置驱动器U2时，其输入端A5-A8全部并联，并与单稳态触发器Ul的输出端Qn连接;其输出端Y5-Y8全部并联，即输出端Outputl可同时驱动4个数据采集系统的触发信号通道。
[0030]在配置驱动器U2时，其输出端Output输出上升沿与触发信号输入端Input同步的脉冲，输出端Output I输出下降沿与触发信号Input同步的脉冲。
[0031 ] 在配置完成单稳态触发器Ul与驱动器U2后，电路输出端Output与Outputl所输出的脉冲信号的脉宽由电阻Rl与电容Cl的值决定，即为U;并且它们与触发信号Input均保持同步，延迟不超过60ns。
[0032]本发明将激光雷达系统中由激光器或者传感器提供的触发信号由单路扩展为多路。该电路的输入可以连接激光器，也可以连接光学传感器;输入的脉冲信号即可选择上升沿，也可选择下降沿同步触发;输出脉冲的宽度可设置;输出脉冲可同时触发多个模数转换器或者光子计数系统的数据采集过程;输出脉冲与输入的触发信号之间的延迟小。
[0033]尽管本说明书较多地使用了二极管Dl与二极管D2、单稳态触发器U1、电阻R1、电容Cl和驱动器U2等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便的描述本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
[0034]应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
[0035]应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种激光雷达触发信号的扩展电路，其特征在于:包括二极管Dl与二极管D2、单稳态触发器Ul、电阻Rl、电容Cl和驱动器U2; 所述二极管Dl的阳极与触发信号输入端Input连接，其阴极与电源连接;所述二极管D2的阴极与触发信号输入端Input连接，其阳极与地电位连接;所述触发信号输入端Input通过第一单刀双掷开关SI与所述单稳态触发器Ul的第一输入端A或第二输入端B连接;如果触发信号输入端Input与单稳态触发器Ul的第一输入端A端连接，则单稳态触发器Ul被配置为上升沿触发;如果触发信号输入端Input与单稳态触发器Ul的第二输入端B端连接，则单稳态触发器Ul被配置为下降沿触发； 所述电阻Rl—端与电源连接，另一端与所述单稳态触发器Ul的引脚RX连接;所述电容Cl一端与所述单稳态触发器Ul的引脚RX连接，另一端与所述单稳态触发器Ul的引脚CX连接;所述单稳态触发器Ul输出端与所述驱动器U2输入端连接，其输出端Qp输出上升沿与触发信号输入端I nput同步的脉冲，输出端Qn输出下降沿与触发信号输入端I nput同步的脉冲。2.根据权利要求1所述的激光雷达触发信号的扩展电路，其特征在于:所述单稳态触发器Ul输出端通过第二单刀双掷开关S2与所述驱动器U2的输入端A1-A8连接，其中输入端Al-A8全部并联；当驱动器U2的输入端A1-A8与单稳态触发器Ul的输出端Qp连接时，驱动器U2的输出端Y1-Y8输出上升沿与触发信号Input同步的脉冲；当驱动器U2的输入端A1-A8与单稳态触发器Ul的输出端Qn连接时，驱动器U2的输出端Yl -Y8输出下降沿与触发信号Input同步的脉冲。3.根据权利要求1所述的激光雷达触发信号的扩展电路，其特征在于:所述配置驱动器U2的输入端A1-A4全部并联，并与所述单稳态触发器Ul的输出端Qp连接;所述驱动器U2的输出端Y1-Y4全部并联，即输出端Output可同时驱动4个数据采集系统的触发信号通道，输出端Output输出上升沿与触发信号Input同步的脉冲； 所述驱动器U2的输入端A5-A8全部并联，并与单稳态触发器Ul的输出端Qn连接;所述驱动器U2的输出端Y5-Y8全部并联，即输出端Output I可同时驱动4个数据采集系统的触发信号通道，输出端Output I输出下降沿与触发信号Input同步的脉冲。4.根据权利要求1所述的激光雷达触发信号的扩展电路，其特征在于:在配置所述单稳态触发器Ul时，调节电阻Rl与电容Cl的值，能设置输出端脉冲的宽度。5.根据权利要求1-4任意一项所述的激光雷达触发信号的扩展电路，其特征在于:在配置完成单稳态触发器Ul与驱动器U2时，所述驱动器U2输出端所输出的脉冲信号与触发信号输入端Input保持同步，延迟不超过60ns。
【文档编号】G01S7/526GK105911538SQ201610244962
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月19日
【发明人】张云鹏, 易帆
【申请人】武汉大学