一种激光测距系统的回波信号放大电路的制作方法
【专利摘要】本发明揭示了一种激光测距系统的回波信号放大电路，经障碍物反射回来的回波经光电探测器采集后输送至放大滤波电路，再输送至时间测量单元，所述的放大滤波电路沿信号传输方向依次设有跨阻放大电路、高通滤波电路、主放大电路。本发明回波信号放大电路采用高带宽、高信噪比、高输入阻抗放大器，保证了光电转换后的回波信号不会淹没在噪声中，此外，该电路具有跨阻放大电路和主放大电路，通过调节反馈电阻的阻值来控制增益的大小，电路相对简单，相比增益可调放大器，减少了用于调节输入的数模转换器和其他电路。
【专利说明】—种激光测距系统的回波信号放大电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车主动安全领域，尤其涉及一种激光测距系统的回波信号放大电路。
【背景技术】
[0002]目前，激光测距技术已经广泛应用于汽车主动安全领域。在多种测距方式中，脉冲激光测距具有结构简单、测程远、测量速度快等优点，在多种领域得到了广泛的应用。脉冲激光测距系统向目标发射一个光脉冲，经目标反射后由测距系统的接收电路接收，测量光脉冲从发射到返回接收电路的时间即可得到与目标间的距离。回波信号的接收一般由光电探测器和放大滤波电路组成。放大滤波电路用于将光电探测器输出的微弱窄脉冲电流信号转化和放大为一定幅度的电压脉冲信号并进行滤波处理。放大器的带宽、输入阻抗和噪声性能都将影响到脉冲激光测距系统的测距精度。
[0003]目前用于脉冲激光测距系统回波信号的放大电路多采用增益可调放大电路，此类放大器成本较高且一般需数模转换器配合工作，虽然接收电路的成本降低了，但却导致发射电路成本的上升，实现起来也相对复杂一些。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是实现一种可用于激光测距系统的回波信号放大电路，降低现有设计中电路的复杂度以及硬件成本。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为:一种激光测距系统的回波信号放大电路，经障碍物反射回来的回波经光电探测器采集后输送至放大滤波电路，再输送至时间测量单元，所述的放大滤波电路沿信号传输方向依次设有跨阻放大电路、高通滤波电路、主放大电路。
[0006]本发明回波信号放大电路采用高带宽、高信噪比、高输入阻抗放大器，保证了光电转换后的回波信号不会淹没在噪声中，此外，该电路具有跨阻放大电路和主放大电路，通过调节反馈电阻的阻值来控制增益的大小，电路相对简单，相比增益可调放大器，减少了用于调节输入的数模转换器和其他电路。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容作简要说明:
[0008]图1是回波信号接收电路的示意图；
[0009]图2是回波信号放大电路图。
【具体实施方式】
[0010]参见图1可知，本发明涉及激光测距系统的回波信号放大电路，其通过光电探测器采集障碍物反射回来的回波，并将信号输送至放大滤波电路，放大滤波电路再将放大后的信号输送至时间测量单元，其中放大滤波电路沿信号传输方向依次包括有跨阻放大电路、高通滤波电路、主放大电路，下面就放大滤波电路的各个组成电路依次说明。
[0011]参见图2可知，跨阻放大电路包括电阻R1、R2，电容C2、C3、C4、C5、C6，第一放大器、PIN管，PIN管Pl阴极通过Rl接-5V电源，阳极接第一放大器的反相端。电容C3、C4接第一放大器的正电源输入脚，电容C5、C6接第一放大器的负电源输入脚。电阻R2和电容C2跨接在第一放大器的反相端和输入端之间。
[0012]高通滤波电路包括电容C7和电阻R4。电容C7跨接在第一放大器的输出和第二放大器的正相输入端，电阻R4同时连接在第二放大器的正相输入端，与电容C7组成高通滤波电路。
[0013]主放大电路包括第二放大器、电阻1?5、1?6、电容08、09、(:10和(:11。其中电容C8、C9接第二放大器的正电源输入脚，电容C10、C11接第二放大器的负电源输入脚。电阻R5接第二放大器的反相输入端，电阻R6跨接在第二放大器的反相输入端和输出端之间。
[0014]跨阻放大电路主要是将光电探测器的电流信号转换为电压信号，但采样电阻的阻值不能过大，太大会影响放大器的频带宽度，太小会影响信号的灵敏度。跨阻第一放大器用到的是0PA657型放大器,此放大器是一款高带宽，低噪声放大器，输入低偏置电流仅为2pA，PIN管采用SHF203P型号，其饱和电流为9.5 μ A，暗电流为InA，故此放大器非常适合光电转换一类的用途，本身的偏置电流很小，相对光电转换后的电流非常小。
[0015]PIN管接收到反射回的激光脉冲后，产生电流，电流通过电阻R2进行采样，得到一定幅值的电压输出，幅值大小和流过PIN管的电流大小以及电阻R2的阻值有关。第一放大器的输出经过主放大电路再一次放大，得到需要的回波脉冲信号。
[0016]第二放大器米用0PA846型,其也是一款高带宽、低噪声放大器,输入偏置电流相对第一放大器较大，但满足再次放大的输入阻抗要求。信噪比比第一放大器稍高。通过电阻R5和R6可以调节放大器的增益，主放大电路为同相输入，放大倍数=1+R6/R5。经过此放大电路，将前级放大输出的电压信号(幅值较低)放大到一个理想的电平，以便于送入后续的比较器进行比较。
[0017]电容C7和电阻R4跨接在第一放大器的输出端和第二放大器的正相输入端之间，构成了一高通滤波电路，截止频率为1/2jiR4C7。此滤波电路可以滤除低频干扰信号。
[0018]电容C3、C4、C5、C6是为了保证0PA657输入电源的稳定性。
[0019]电容C8、C9、C10、C11是为了保证0PA846输入电源的稳定性。
[0020]电容C2为补偿电阻，可以调节第一放大器的输出，抑制过冲和振荡。
[0021]具体的工作过程如下:
[0022] 当PIN管接收到反射回来的激光时，流过其内部的电流会逐渐增大且速度很快，这部分电流通过电阻R2进行采样，从而将电流信号转换为电压信号(电压值为Ipin*R2)，0PA657将此电压信号传送给主第二放大器进行二次放大，途经C7和R4构成的高通滤波电路，第二放大器的放大倍数理论值为:1+R6/R5。通过此电路后，流过PIN管的电流信号Ipin最终转换成电压信号:(Ipin*R2)*(l+R6/R5)。
[0023]上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种激光测距系统的回波信号放大电路，其特征在于:经障碍物反射回来的回波经光电探测器采集后输送至放大滤波电路，再输送至时间测量单元，所述的放大滤波电路沿信号传输方向依次设有跨阻放大电路、高通滤波电路、主放大电路。
2.根据权利要求1所述的激光测距系统的回波信号放大电路，其特征在于:所述跨阻放大电路包括电阻Rl、R2,电容C2、C3、C4、C5、C6，第一放大器和PIN管，其中PIN管Pl阴极通过Rl接-5V电源，阳极接第一放大器的反相端，电容C3、C4接第一放大器的正电源输入脚，电容C5、C6接第一放大器的负电源输入脚，电阻R2和电容C2跨接在第一放大器的反相端和输入端之间。
3.根据权利要求1或2所述的激光测距系统的回波信号放大电路，其特征在于:所述高通滤波电路包括电容C7和电阻R4，其中电容C7跨接在第一放大器的输出和第二放大器的正相输入端之间，所述电阻R4连接在第二放大器的正相输入端。
4.根据权利要求3所述的激光测距系统的回波信号放大电路，其特征在于:所述主放大电路包括第二放大器、电阻R5、R6、电容C8、C9、ClO和Cll，其中电容C8、C9接第二放大器的正电源输入脚，电容CIO、Cll接第二放大器的负电源输入脚，电阻R5接第二放大器的反相输入端，电阻R6跨接在第二放大器的反相输入端和输出端之间。
5.根据权利要求1所述的激光测距系统的回波信号放大电路，其特征在于:所述第一放大器采用0PA657型放大器，PIN管采用SHF203P型。
6.根据权利要求1所述的激光测距系统的回波信号放大电路，其特征在于:所述第二放大器采用0PA846型。
7.根据权利要求1所述的激光测距系统的回波信号放大电路，其特征在于:所述高通滤波电路截止频率为1/2 R4C7。
【文档编号】G01S7/483GK104020460SQ201410298976
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2014年6月27日
【发明者】段山保, 严伟, 徐海峰, 朱德亚 申请人:奇瑞汽车股份有限公司