基于双脉冲激光信号的脉冲时刻鉴别电路制造技术

本发明专利技术公开了一种基于双脉冲激光信号的脉冲时刻鉴别电路，包括跨阻放大器、峰值保持单元、稳压单元、分压单元、第一比较器和第二比较器；所述峰值保持单元用于获取第一个脉冲激光回波对应的脉冲电压的峰值；所述跨阻放大器的输出端依次通过峰值保持单元和稳压单元与分压单元电连接，所述跨阻放大器的输出端还分别与第一比较器和第二比较器的正相输入端电连接，所述分压单元的两个分压端分别与第一比较器和第二比较器的负相输入端电连接。本发明专利技术在测距时发送两个脉冲激光信号，从而对阈值参考电压进行动态调整，并利用特定设置的双阈值进行脉冲时刻鉴别，使得到的时刻信息与回波脉冲幅度及形状无关，大大提高了测量精度。

Pulse time discrimination circuit based on double pulse laser signal

【技术实现步骤摘要】
基于双脉冲激光信号的脉冲时刻鉴别电路
本专利技术涉及脉冲激光测距领域，特别涉及一种基于双脉冲激光信号的脉冲时刻鉴别电路。
技术介绍
脉冲激光测距具有方向性好、探测距离远以及对光源相干性要求低等优点，在环境测绘、三维立体成像、工业测量等领域得到了广泛应用。脉冲激光测距的基本原理是：激光器主动向目标发射激光脉冲，然后通过光电探测器检测目标反射回来的激光脉冲回波，再通过后端处理电路测量激光脉冲来回的传播时间从而计算出目标的距离信息。由于激光在传播过程中，会受到大气折射、衰减、照射目标的不规则等因素的影响，使得接收到的激光脉冲与发射时的脉冲在幅度和形状上发生变化，这将导致我们难以精确把握时间间隔测量的开始和停止时刻。由于飞行时间的分辨率完全由时刻鉴别的精度来决定，为了减小误差从而提高时间测量分辨率，必须基于有效的时刻鉴别方法来设计高分辨率的时刻鉴别电路。图1为现有技术中一种固定阈值的时刻鉴别电路：目标反射回来的激光脉冲通过光电探测器转换为脉冲电流信号，然后通过跨阻放大器再转换为脉冲电压信号，该脉冲电压信号与固定阈值参考电压VREF进行比较，当脉冲电压信号小于阈值参考电压VREF时，比较器输出低电平，而当脉冲电压信号大于阈值参考电压VREF时，比较器输出高电平。图1所示的固定阈值时刻鉴别电路实现简单，但是会引入时间漂移误差，如图2所示：假设处于相同距离的三个目标物体，由于其自身表面反射系数差异、不规则性等影响，出现了图2中V1、V2和V3三种不同幅度和形状的回波脉冲信号，所述三种回波脉冲信号与阈值参考电压VREF进行比较，得到了三个不同的回波到达时刻t1、t2和t3。通常时间漂移误差为一到几个纳秒，因此在时间分辨率为纳秒量级时，图1所示的时刻鉴别电路可以满足应用要求，而在要求时间分辨率为皮秒量级的测距应用中将不再适用。
技术实现思路
基于现有理论可知，当脉冲电流信号通过跨阻放大器转换为脉冲电压信号后，若与固定的阈值电压进行时刻鉴别，会产生时间漂移误差，因此需要一个随脉冲电压幅度变化的动态阈值电压。但是在脉冲激光测距应用中，通常激光脉冲信号的半脉冲宽度约为几十个纳秒，后续信号处理电路无法在如此短的时间内对阈值电压进行调整。因此，本专利技术要解决的技术问题是提供了一种阈值电压随脉冲电压幅度动态变化以消除时间漂移误差的基于双脉冲激光信号的脉冲时刻鉴别电路。本专利技术的技术方案如下：一种基于双脉冲激光信号的脉冲时刻鉴别电路，包括跨阻放大器、峰值保持单元、稳压单元、分压单元、第一比较器和第二比较器；所述峰值保持单元用于获取第一个脉冲激光回波对应的脉冲电压的峰值；所述跨阻放大器的输入端连接输入端口VIN，输出端与峰值保持单元的输入端电连接，所述峰值保持单元的输出端与稳压单元的输入端电连接，所述稳压单元的输出端与分压单元的第一端电连接，所述分压单元的第二端接地；所述跨阻放大器的输出端还分别与第一比较器和第二比较器的正相输入端电连接，所述第一比较器的负相输入端与分压单元的第一分压端电连接，输出端连接第一输出端口VOUT1；所述第二比较器的负相输入端与分压单元的第二分压端电连接，输出端连接第二输出端口VOUT2；所述第一比较器和第二比较器的使能控制端均连接使能信号EN。进一步的，所述稳压单元包括比较放大器和场效应管，所述比较放大器的正相输入端与峰值保持单元的输出端电连接，负相输入端与场效应管的源极电连接，输出端与场效应管的栅极电连接，所述场效应管的漏极连接供电电源，源极与分压单元的第一端电连接。进一步的，所述场效应管为NMOS管。进一步的，所述分压单元包括第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第一电阻的第一端与稳压单元的输出端电连接，所述第一电阻的第二端与第一比较器的负相输入端电连接，所述第一电阻的第二端还通过第二电阻与第三电阻的第一端电连接，所述第三电阻的第一端与第二比较器的负相输入端电连接，第二端接地。进一步的，所述第一电阻、第二电阻和第三电阻的阻值均相等。进一步的，所述跨阻放大器的输出端通过缓冲器分别与第一比较器和第二比较器的正相输入端电连接，其中，所述缓冲器的输入端与跨阻放大器的输出端电连接，输出端分别与第一比较器和第二比较器的正相输入端电连接。进一步的，所述缓冲器的放大倍数为1。有益效果：本专利技术在测距时发送两个脉冲激光信号，先通过获取第一个脉冲激光信号的回波脉冲电压的峰值信息对阈值参考电压进行动态调整，再获取第二个脉冲激光信号的回波脉冲电压，并利用特定设置的双阈值进行脉冲时刻鉴别，使得到的时刻信息与回波脉冲幅度及形状无关，从而消除了时间漂移误差，大大提高了测量精度。附图说明图1为现有的脉冲时刻鉴别电路结构示意图；图2为采用图1的结构进行时刻鉴别产生时间漂移误差的示意图；图3为本专利技术基于双脉冲激光信号的脉冲时刻鉴别电路的结构示意图；图4为本专利技术对第二个脉冲激光回波进行时刻鉴别的示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。在本专利技术的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。如图3所示，本专利技术一种基于双脉冲激光信号的脉冲时刻鉴别电路，包括跨阻放大器1、峰值保持单元2、稳压单元、分压单元、缓冲器5、第一比较器6和第二比较器7；所述峰值保持单元2用于获取第一个脉冲激光回波对应的脉冲电压的峰值；所述稳压单元包括比较放大器3和场效应管4，所述场效应管4为NMOS管；所述分压单元包括阻值均相等的第一电阻8、第二电阻9和第三电阻10。所述跨阻放大器1的输入端连接输入端口VIN，输出端与峰值保持单元2的控制端电连接，所述峰值保持单元2的输出端与比较放大器3的正相输入端电连接，所述比较放大器3的负相输入端与场效应管4的源极电连接，输出端与场效应管4的栅极电连接，所述场效应管4的漏极连接供电电源，源极与第一电阻8的第一端电连接，所述第一电阻8的第二端与第一比较器6的负相输入端电连接，所述第一电阻8的第二端还通过第二电阻9与第三电阻10的第一端电连接，所述第三电阻10的第一端与第二比较器7的负相输入端电连接，第二端接地。所述跨阻放大器1的输出端还与缓冲器5的输入端相连，所述缓冲器5的放大倍数为1，所述缓冲器5的输出端分别与第一比较器6和第二比较器7的正相输入端电连接；所述第一比较器6的输出端连接第一输出端口VOUT1，使能控制端与第二比较器7的使能控制端电连接；所述第二比较器7的输出端连接第二输出端口VOUT2，使能控制端连接使能信号EN。本专利技术的具体工作原理如下：如图3所示，跨阻放大器1与峰值保持单元2的连接点为节点M，比较放大器3、场效应管4的源极与第一电阻8的连接点为节点N，第一电阻8与第一比较器6反相输入端的连接点为节点X，第三电阻10与第二比较器7反相输入端的连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双脉冲激光信号的脉冲时刻鉴别电路，其特征在于：包括跨阻放大器(1)、峰值保持单元(2)、稳压单元、分压单元、第一比较器(6)和第二比较器(7)；所述峰值保持单元(2)用于获取第一个脉冲激光回波对应的脉冲电压的峰值；/n所述跨阻放大器(1)的输入端连接输入端口V

【技术特征摘要】
1.一种基于双脉冲激光信号的脉冲时刻鉴别电路，其特征在于：包括跨阻放大器(1)、峰值保持单元(2)、稳压单元、分压单元、第一比较器(6)和第二比较器(7)；所述峰值保持单元(2)用于获取第一个脉冲激光回波对应的脉冲电压的峰值；
所述跨阻放大器(1)的输入端连接输入端口VIN，输出端与峰值保持单元(2)的输入端电连接，所述峰值保持单元(2)的输出端与稳压单元的输入端电连接，所述稳压单元的输出端与分压单元的第一端电连接，所述分压单元的第二端接地；
所述跨阻放大器(1)的输出端还分别与第一比较器(6)和第二比较器(7)的正相输入端电连接，所述第一比较器(6)的负相输入端与分压单元的第一分压端电连接，输出端连接第一输出端口VOUT1；所述第二比较器(7)的负相输入端与分压单元的第二分压端电连接，输出端连接第二输出端口VOUT2；所述第一比较器(6)和第二比较器(7)的使能控制端均连接使能信号EN。


2.根据权利要求1所述的基于双脉冲激光信号的脉冲时刻鉴别电路，其特征在于：所述稳压单元包括比较放大器(3)和场效应管(4)，所述比较放大器(3)的正相输入端与峰值保持单元(2)的输出端电连接，负相输入端与场效应管(4)的源极电连接，输出端与场效应管(4)的栅极电连接，所述场效应管(4)的漏极连接供电电源，源极与分压单元的第一端电连接。
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【专利技术属性】
技术研发人员：邓光平，鹿婷婷，刘航，翟江皞，雷仁方，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十四研究所，
类型：发明
国别省市：重庆;50