一种驱动电路和驱动方法与流程

1.本发明涉及驱动电路领域，具体而言，涉及一种驱动电路和驱动方法。


背景技术：

2.由于一个或多个外部影响，在cpu和芯片组之间传播的信号的上升/下降时间通常会变化。这些影响包括由大量管芯上存在的工艺，电压和/或温度条件引起的硅强度的变化。未补偿的电源电压变化也会导致上升/下降时间变化。如果不加以解决，这些变化将对系统性能产生不利影响。例如，如果上升/下降时间太慢，则可能发生定时故障。相反，如果上升/下降时间太快，则可能由于大反射和过冲/下冲效应而出现信号完整性和可靠性问题，对于主动光源探测类型系统，例如以激光为光源的测距系统，驱动激光源发射特定波形的波是探测的关键，然而波形是否准确很大程度上取决于上升时间和下降时间的准确控制。
3.上升时间是指数字逻辑电路从低逻辑电平转换为高逻辑电平(例如“0”到“1”)的时间，下降时间是从高逻辑电平转换到低逻辑电平所需的时间(例如，“1”到“0”)。需要知道脉冲上升和下降时间(上升沿和下降沿)在规范范围内是在测量和测试应用中使用脉冲的基础。脉冲上升和/或下降时间对测试性能下所需器件的影响程度取决于器件的性质和要执行的测试类型。
4.大多数脉冲发生器不提供单独的上升和下降时间自包含验证，也不提供独立的上升和下降时间自动自包含调整。这种设备通常要求使用外部示波器和自动测试设备控制器或经过培训的操作员执行脉冲上升和下降时间验证。
5.该解决方案的一个缺点是需要示波器(额外费用)以及自动测试控制器(专用计算机和软件)或训练有素的操作员。第二个缺点是上升和下降时间电路的操作可能受操作温度或元件老化的影响，并且可能需要连续或频繁的校正。如果需要相对复杂的测量或程序来调整这些效果，则用户可能会发现调整不方便并且在不太理想的条件下操作仪器。
6.另外在tof测距过程中由于存在上升时间和下降时间，利用飞行时间所确认的被探测物距离将有一定偏差，为了获得更精确的探测结果也需要一种能够获得上升时间和下降时间的方法。
7.为了解决以上问题，亟需一种能够快速准确地确定被驱动的光源准确工作的波形，以实现精确探测电路和方法，并且能够实现与发射端驱动集成在一起，实现具有自检测、校准校正的激光发射端。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种驱动电路和驱动方法，以便解决相关技术中，不能够对于发射端波形的精确控制或测距结果不能够实现更精确的输出的问题。
9.为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：
10.第一方面，本发明实施例提供了一种驱动电路，其特征在于，包括：
11.目标波形转化部，用于将目标波形信息转化为电流或电压信号；
12.转化后的所述电流或电压信号输出至第一采样电路和第二采样电路；
13.运算模块，所述运算模块依照所述第一采样电路和所述第二采样电路的输出结果输出动作指令；
14.tdc模块，依照所述运算模块输出的动作指令输出计数区间的时间参数。
15.可选的，所述目标波形转化后的电流或电压信号包含上升沿和下降沿，所述tdc模块输出的计数区间的时间参数为所述上升沿和/或所述下降沿的总时间的至少部分。
16.可选的，所述第一采样电路具有第一输出阈值，所述第二采样电路具有第二输出阈值，且所述第一输出阈值小于所述第二输出阈值。
17.可选的，所述运算模块包含第一跳变模块和第二跳变模块，当所述第一采样电路达到第一输出阈值时，所述第一跳变模块电平跳变；当所述第二采样电路达到第二输出阈值时，所述第二跳变模块电平跳变。
18.可选的，所述运算模块包含抑或运算单元，所述抑或运算单元依照所述第一采样电路和所述第二采样电路的输出结果输出动作指令。
19.可选的，所述tdc模块具有皮秒级精度。
20.可选的，还包含第一输出阈值和第二输出阈值调整模块，所述第一输出阈值和第二输出阈值调整模块包含可调电阻，所述可调电阻值确定所述第一输出阈值和第二输出阈值。
21.可选的，所述阈值调整模块的可调电阻值至少按照如下之一的方式调整：
22.开机标定、预设时间段调整、自适应调整等等。
23.可选的，还包含锁存模块，所述所存模块锁存所述tdc模块依照所述运算模块输出的动作指令输出计数区间的时间参数。
24.第二方面，本发明还提供一种使用第一方面的驱动电路实现的驱动方法，包括：
25.目标波形转化部，用于将目标波形信息转化为电流或电压信号；
26.转化后的所述电流或电压信号输出至第一采样电路和第二采样电路；
27.运算模块，所述运算模块依照所述第一采样电路和所述第二采样电路的输出结果输出动作指令；
28.tdc模块，依照所述运算模块输出的动作指令输出计数区间的时间参数。
29.可选的，所述目标波形转化后的电流或电压信号包含上升沿和下降沿，所述tdc模块输出的计数区间的时间参数为所述上升沿和/或所述下降沿的总时间的至少部分。
30.可选的，所述第一采样电路具有第一输出阈值，所述第二采样电路具有第二输出阈值，且所述第一输出阈值小于所述第二输出阈值。
31.可选的，所述运算模块包含抑或运算单元，所述抑或运算单元依照所述第一采样电路和所述第二采样电路的输出结果输出动作指令。
32.可选的，还包含第一输出阈值和第二输出阈值调整模块，所述第一输出阈值和第二输出阈值调整模块包含可调电阻，所述可调电阻值确定所述第一输出阈值和第二输出阈值。
33.可选的，还包含锁存模块，所述所存模块锁存所述tdc模块依照所述运算模块输出
的动作指令输出计数区间的时间参数。
34.本发明的有益效果是：本发明实施例提供一种驱动电路，其特征在于，包括：目标波形转化部，用于将目标波形信息转化为电流或电压信号；转化后的所述电流或电压信号输出至第一采样电路和第二采样电路；运算模块，所述运算模块依照所述第一采样电路和所述第二采样电路的输出结果输出动作指令；tdc模块，依照所述运算模块输出的动作指令输出计数区间的时间参数。本发明可以将目标波形转化为电压或电流信号，并通过两个采样电路对于目标波形转化的电压或电流信号进行处理，利用处理结果获得计数区间的时间值，与传统的电路相比不使用基准或者参考信号，也不采用比较器设计保证了电路的简便性、高效性和电路的可实现性更强的效果。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
36.图1为现有技术中一种常用的典型的脉冲波形示意图；
37.图2为本发明实施例提供的一种驱动电路的结构示意图；
38.图3为本发明实施例提供的另一种驱动电路的结构示意图；
39.图4为本发明实施例提供的又一种驱动电路的结构示意图；
40.图5为本发明实施例提供的一种芯片模块化示意图；
41.图6为本发明实施例提供的一种tdc获取的时间信息的存储示意图；
42.图7为本发明实施例提供的一种电路运算实现示意图；
43.图8为本发明实施例提供的一种利用本发明实现正弦波驱动的示意图；
44.图9为本发明实施例提供的一种可使用在tof测距中准确获取上升沿和下降沿时间以校正测距精度的示意图。
具体实施方式
45.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
46.图1为现有技术中一种常用的典型的脉冲波形示意图，t表示在一个周期中的脉冲，tr表示上升时间，和th表示高的保留时间，tf表示下降时间，tl表示低的保持时间，因此一个脉冲周期t＝tr+th+tf+tl。如果输入的脉冲输入的触发电平来测量输入脉冲的不同时间具有低成本的测试设备的典型时间测量系统能够检测输入脉冲的上升转变还是下降沿。例如，输入触发电平1v时的时间0.1v的输入脉冲(对应于1v的10％点处电压电平)的测量系统和0.9v(电压电平对应于1v的90％点)的振幅可以测量输入脉冲的上升时间(tr)和下降时间(tf)，当然也不限于使用这两个阈值，也可以使用15％和85％，20％和80％，经过最终探索为了保证tdc运行的时间充足保证获得的精度较高，另一方面也为了尽可能减少tdc运行时间保证电路的功耗低等等，因此此处更优地选择20％和80％作为设定阈值，当然以电
流为采样数据与以电压为数据的上升沿和下降沿的结果相似，此处也不限定于具体实现过程。
47.图2为本发明实施例提供的一种驱动电路的结构示意图，在本发明提供的实现方案中，此处以被驱动的为主动激光源探测的系统为例，其中波形为光光波要求，可以通过波形转化模块，例如由波形要求获得激光器驱动工作的功率要求，再将功率要求转化为电流要求，此处以转化后的波形微电流波形为例进行说明，但实际实现并不限于电流，也可以使用电压，此处以电流为示例具有易于实现的效果，例如利用电流镜可以将相同的电流分为不同的几路，这样实现了对于电流信号的镜像复制，也是由于该特性可以实现了直接利用镜像的电流而不使用额外电阻转化为电压，简化了电路，另外复制的多路电流也为不同电路的电流设置不同阈值提供了前提，可以省却传统的使用斜坡对比信号或者比较器等等复杂的实现方案。结合图1，此处的电流为两路，通过两路的电阻r1和r2来限定两路的阈值，此处以80％和20％为例，第一电路r1的电阻按照可以使跳变模块在最高电流的20％值发生跳变来设置，其中跳变模块可以为偶数个反向器，第二电路r2的电阻按照可以使跳变模块在最高电流的80％值发生跳变来设置，其中跳变模块可以为偶数个反向器，此处也是一种实现方式的示例说明并不限定具体的模块实现方式，两个跳变模块为图1中的buffer1和buffer2，两个跳变模块的的结果通过运算单元进行运算，图1中的xor抑或运算模块，通过该运算模块可以输出两个电路不同阈值下的动作指令，tdc可以在该动作指令下开始或者结束计时，并将计时结果进行锁存，进一步地对于传统梯形波，此时可以利用该tdc计数的结果实现对于上升沿和/或下降沿时间的获取，为了保证计时的准确性，需要保证tdc的计时精度，例如本发明可以使用50皮秒级别的计时器来进行计时操作，当然也可以采用其他类似的皮秒级计数器保证计时准确性，此处并不限定，通过运算模块的动作指令保证了皮秒级精度的tdc运行时间，进而确保了整个电路设计不会因为高精度的tdc工作时间较长而产生较大的功耗。
48.图3为本技术提供的另一种驱动电路的结构示意图，和图2不同在于，在本实施例中增加了自适应阈值设定方案，通过可变电阻的使用，进而对于阈值可以进行调整，从而依据调整后的阈值获得不同的动作指令，也能对于场景进行适应性调整。与图2产生波形机理类似，可以通过apc校准，得到目标光功率对应的电流大小itarget；根据itarget计算出0.2itarget和0.8itarget，首先对于可调电阻的阻值进行调整，此处以80％和20％为例进行说明，将s1闭合，调整idac至0.2itarget/1000(电路设计中isense到itarget增益为1000)，调节r1电阻(由小到大)，当buffer1输出由低电平跳变为高电平时通过en1停止r1的调节，并保持r1当前输出值，同理，断开s1，闭合s2，调整idac至0.8itarget/1000，调节r2电阻(由小到大)，当buffer2输出低电平跳变为高电平时通过en2停止r2的调节，并保持r2当前输出值，通过该调整步骤，实现了在低电流下对于可调电阻阻值的确认，保证了整个调整过程中能耗较小，也合理化了整个驱动模块的功耗。当可变电阻的阻值被保持固定化之后，该电路可以按照如下的方式工作，断开s2，闭合s0，sensor通过lvds驱动driver芯片驱动激光器，当采样电流上升到0.2itarget/1000时buffer1输出由低电平跳变为高电平，xor输出高电平，启动tdc并开始计数，此时刻记为t0，当采样电流上升到0.8itarget/1000时buffer2输出由低电平跳变为高电平，xor输出跳变为低电平，此时刻记为t1，此时将计数器数据锁存到寄存器中，同理，对于下降沿，电流先下降到0.8itarget/1000时buffer2输出低
电平，xor输出高电平，此时刻记为t2，电流下降到0.2itarget/1000时buffer1输出低电平，xor输出低电平，此时刻记为t3，停止tdc并将计数结果锁存到寄存器中，这一工作过程和图2的工作过程类似，此处以驱动芯片内的驱动方案角度进行描述，当然上述阈值并不限定于一定为20％和80％，对于阈值的校正也可以安排在不同的时间段，例如在开机之前进行开机标定，在设备运行中可以选择固定时间或者随机时间段，也可以在使用过程中进行自适应时间段安排，例如驱动电源使用中间隔时间的空隙中安排自适应校准，此处也不进行限定。
49.图4为本发明实施例提供的又一种驱动电路的结构示意图，与图2和图3的工作原理相同，此处不再详细赘述，需要说明的是，此处的电流镜可以将电流分为多于两路的结构，这样可以适应性驱动非传统波形的特殊波形的发射和过程中的校准调整，例如正弦波，我们可以在半波或者1/4波段设置多个校正点，例如设置3、4、5、6等等多个校正点，进而实现驱动电流的精确校正，进而使得驱动芯片输出精确的驱动能量，完成驱动电路的高效准确驱动目标，在具体工作中可以设置两个点之间进行抑或运算进而确定两个点之间的相对间隔时间，此处也不限定具体哪两个点之间抑或运算。
50.图5为本发明实施例提供的一种芯片模块化示意图；激光源最优地选择为二极管类型的发光源，例如可以为垂直腔面二极管发射器vcsel，驱动模块需要依照功率光波形等等光学特性要求输出准确的驱动功率，例如对于传统的梯形脉冲波，准确获得波形的上升沿和下降沿时间将变得至关重要，例如使用图3所阐述的apc校准获得目标波形对应的电流需求，再将实际电流以反馈形式接入驱动电路模块中，这样整个驱动芯片就具有了自动校准校对发射光的功能，这样系统将不需要外部单独的采样设备对转化后的电流上升沿和下降沿时间进行精确定位，保证了整个驱动芯片驱动激光源发射的波形始终处于准确的效果。
51.图6为本发明实施例提供的一种tdc获取的时间信息的存储示意图；当tdc测量到上升沿或下降沿或者其他波校对时间段信息之后需要对测量的结果进行存储，此处以在tdc之后连接寄存器reg为例，以8位的tdc输出为例，当tdc输出上升沿时间时，其输出的是转化之后的8位二进制码段，寄存器也以8位的存储码段接收，当然寄存器也可以进一步包含识别信息码段，此处不限定，例如可以在图3获得的信息结果前提下按照tr＝t1-t0，tf＝t3-t2,t＝t2-t0，如此可获得精确的上升沿时间和下降沿时间。
52.图7为本发明实施例提供的一种电路运算实现示意图；通过apc校准，得到目标光功率对应的电流大小itarget，也就是将目标光波形转化为电流需求，利用可变电阻阻值调整保持实现两个采样电路的阈值设定，目标的波形包含上升沿阶段和下降沿阶段，所以为了准确驱动发光单元输出正确的波形，需要准确获得上升沿和下降沿的时间，当第一采样电路的阈值达到时，跳变模块1buffer1输出高电平，此时第二阈值还未达到，所以通过运算单元的抑或运算结果将为真，此时后续电路工作，也就是此时的tdc开始计数，随着时间的增加第二采样电路的阈值也达到，此时通过运算模块的抑或运算可以得到0的假值结果，此时计数器将停止工作，如此将获得上升沿的时间，获得下降沿时间与上升沿时间类似，此处不再详细赘述。
53.图8为本发明实施例提供的一种利用本发明实现正弦波驱动的示意图；此处以1/4波长范围内设置六个采样点为例，但是0点一般不进行校对，因此实际需要采样的为5个点，
利用电流镜或者类似装置实现多路的信号复制，再通过任意两路进行抑或运算确定多个相对的时间信息，利用获得的时间信息可以完成对于驱动装置的校准校对，此处也不限定也可以在半波周期设置5个或者多个采样点进而完成校准。
54.图9为本发明实施例提供的一种可使用在tof测距中准确获取上升沿和下降沿时间以校正测距精度的示意图，在测距过程中也存在由于上升沿或者下降沿不确定而造成测距具有一定误差的现象，因而对于需要高精度探测的场景下，利用本发明类似的原理获取到准确的上升沿和/或下降沿时间，完成精确探测的校准也是本发明的一种应用，此处不再详细赘述获取原理。
55.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
56.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。