TDC控制信号的抗干扰装置和激光测距装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了TDC控制信号的抗干扰装置和激光测距装置。其中，所述DC控制信号的抗干扰装置包括锁相环和电流复制模块，所述锁相环包括压控电流源，所述电流复制模块与压控电流源连接，所述压控电流源将所述锁相环内部的控制电压转换成控制电流，由所述电流复制模块复制所述控制电流并输出给TDC阵列，本实用新型专利技术采用传输控制电流的方法，可使TDC阵列内部环振的工作频率与锁相环的输出频率相同，从而提高了激光测距装置的抗干扰能力，同时适应于较小分辨率和高分辨率的TOF传感器上使用。较小分辨率和高分辨率的TOF传感器上使用。较小分辨率和高分辨率的TOF传感器上使用。

【技术实现步骤摘要】
TDC控制信号的抗干扰装置和激光测距装置


[0001]本技术光探测
，特别涉及一种TDC控制信号的抗干扰装置激光测距装置。

技术介绍

[0002]目前，光子飞行时间(TimeOfFlight，TOF)技术中TDC(TimerDigital Converter，时间数字转换器)多采用压控振荡器来实现毫米级精度，配合PLL(锁相环)内部位于环路中压控振荡器的控制电压，可将TDC内部的环振频率约束在一个可控的范围内，从而使整个系统在不同温度、工艺角及供电电压下都具备良好的一致性。
[0003]该技术在TOF传感器分辨率较小的技术产品中较为适配，由于TOF传感器的分辨率越低，其内部感光器件SPAD(单光子雪崩二极管)面阵就相对较小，与之对应的TDC阵列无论是数量还是空间排布面积都相对较小。一方面，小分辨率的TOF传感器，由于TDC阵列在空间排布上并不会占用过多面积，使得PLL内部的控制电压在传输距离上相对较短，从而受到的干扰也就较弱，如申请号为201980038297.1，名称为自适应时间数字转换器和方法的专利技术专利采用了此方式。另一方面，较少的TDC数目使得系统功耗较低，IR压降(IR压降是指出现在集成电路中电源和地网络上电压下降或升高的一种现象)问题对TDC内部环振的影响并不强烈。故采用压控振荡器来控制TDC的方案在小面阵TOF传感器产品上具备不错抗干扰能力、具有优异的测距精度以及TDC整列的高一致性。
[0004]但当TOF传感器具备很高的分辨率时，采用压控振荡器控制TDC的方案将不再适配，其原因如下：
[0005]1)因控制电压长距离传输时易受干扰，使得受控的TDC内部环振的频率发生改变，如图1所示，PLL经控制电压长距离传输至TDC后，TDC中的MOS管的V
GS
电压会变化，所以电流也跟随变化，从而使频率发生了变化(如由于电压传输损耗，使TDC的频率会变小)，由于频率发生变化会使激光测距系统产生测距误差。
[0006]2)高分辨率意味着TDC阵列排布变大，且整体功耗增加，较大的TDC阵列使得PLL控制电压的传输变得困难，且易受干扰。
[0007]3)高功耗也会使IR压降增加，从而导致TDC内部环振工作频率发生变化，进而使整个系统的一致性受到影响。
[0008]4)过大的TDC面阵使得内部电源地电压不一，内部环振的工作环境亦有差异性，导致系统内部不同物理位置的TDC时间分辨率不一致。
[0009]5)TDC的工作频率受PLL内部控制电压控制，但TDC内部环振毕竟不在PLL环路内部，因此不具备不同场景下的抗干扰能力。比如当测距芯片功耗增加，由于IR压降的增加，使得TDC内部供电电压下降，从而使工作频率发生偏移，从而产生测距误差。

技术实现思路

[0010]鉴于上述现有技术的不足之处，本技术的目的在于提供一种TDC控制信号的
抗干扰装置和激光测距装置，能使TDC阵列的频率锁定在PPL的频率，提高激光测距装置的抗干扰能力。
[0011]为解决以上技术问题，本技术采取了以下技术方案：
[0012]一种TDC控制信号的抗干扰装置，其包括锁相环和电流复制模块，所述锁相环包括压控电流源，所述电流复制模块与压控电流源连接，所述压控电流源将所述锁相环内部的控制电压转换成控制电流，由所述电流复制模块复制所述控制电流并输出给TDC阵列。
[0013]较佳地，所述的TDC控制信号的抗干扰装置，所述锁相环包括电荷泵和第一电流控制型振荡模块，所述压控电流源连接所述电荷泵和所述第一电流控制型振荡模块，所述压控电流源根据电荷泵的输出电压转化为电流，根据所述电流控制所述第一电流控制型振荡模块输出预设频率。
[0014]较佳地，所述的TDC控制信号的抗干扰装置中，所述第一电流控制型振荡模块包括第一流控振荡器、及由第一MOS管和第二MOS管构成的第一电流镜，所述第一MOS管的漏极连接所述第一流控振荡器的输出端，所述第一MOS管的栅极连接所述第二MOS管的栅极，所述第一MOS管的源极连接所述第二MOS管的源极，所述第二MOS管的漏极连接压控电流源。
[0015]较佳地，所述的TDC控制信号的抗干扰装置中，所述电流复制模块包括MOS管阵列，所述MOS管阵列连接在所述压控电流源和所述TDC阵列的输入端之间，用于复制所述控制电流并输出给TDC阵列约束TDC阵列的内部环振频率。
[0016]较佳地，所述的TDC控制信号的抗干扰装置中，所述TDC阵列包括N个第二电流控制型振荡模块，所述第二电流控制型振荡模块包括：第二流控振荡器及由第三MOS管和第四MOS管构成的第二电流镜，所述第三MOS管的漏极连接所述第二流控振荡器的输出端，所述第三MOS管的栅极连接所述第四MOS管的栅极，所述第三MOS管的源极连接所述第四MOS管的源极，所述第四MOS管的漏极连接电流复制模块。
[0017]较佳地，所述的TDC控制信号的抗干扰装置中，所述第一流控振荡器和第二流控振荡器完全相同。
[0018]较佳地，所述的TDC控制信号的抗干扰装置中，所述MOS管阵列包括N个MOS管，与第二电流控制型振荡模块的数量相同，各MOS管的栅极连接所述压控电流源的输出端，各MOS管的漏极连接相应的第二电流镜的输入端，所述各MOS管的源极接地。
[0019]较佳地，所述的TDC控制信号的抗干扰装置中，所述MOS管阵列中的所有MOS管完全相同。
[0020]较佳地，所述的TDC控制信号的抗干扰装置中，所述压控电流源包括：第五MOS管、第六MOS管、第七MOS管、第八MOS管、第九MOS管、第十MOS管和电阻，所述第五MOS管的栅极连接锁相环，所述第五MOS管的漏极连接第六MOS管的漏极、第六MOS管的栅极和第七MOS管的栅极，所述第五MOS管的源极通过电阻接地，第六MOS管的源极和第七MOS管的源极，第七MOS管的源极连接第八MOS管的漏极和栅极、第九MOS管的栅极、第十MOS管的栅极，第九MOS管的漏极连接第二MOS管的漏极，第十MOS管的漏极连接第四MOS管的漏极。
[0021]本技术还提供一种激光测距芯片，包括TDC阵列和TDC控制信号的抗干扰装置，所述TDC控制信号的抗干扰装置连接TDC阵。
[0022]相较于现有技术，本技术提供的TDC控制信号的抗干扰装置和激光测距芯片，通过压控电流源将所述锁相环内部的控制电压转换成控制电流，并由所述电流复制模块复
制所述控制电流并输出给TDC阵列，采用传输控制电流的方法，可使TDC阵列内部环振的工作频率与锁相环的输出频率相同，从而提高了激光测距装置的抗干扰能力，同时适应于较小分辨率和高分辨率的TOF传感器上使用。
附图说明
[0023]图1为现有技术中锁相环内部采用传输控制电压控制TDC内部环振频率的示意图。
[0024]图2为本技术提供的抗干扰装置中锁相环内部采用传输控制电流控制TDC阵列内部环振频率的示意图。
[0025]图3为本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种TDC控制信号的抗干扰装置，其特征在于，包括锁相环和电流复制模块，所述锁相环包括压控电流源，所述电流复制模块与压控电流源连接，所述压控电流源将所述锁相环内部的控制电压转换成控制电流，由所述电流复制模块复制所述控制电流并输出给TDC阵列。2.根据权利要求1所述TDC控制信号的抗干扰装置，其特征在于，所述锁相环包括电荷泵和第一电流控制型振荡模块，所述压控电流源连接所述电荷泵和所述第一电流控制型振荡模块，所述压控电流源根据电荷泵的输出电压转化为电流，根据所述电流控制所述第一电流控制型振荡模块输出预设频率。3.根据权利要求2所述TDC控制信号的抗干扰装置，其特征在于，所述第一电流控制型振荡模块包括第一流控振荡器、及由第一MOS管和第二MOS管构成的第一电流镜，所述第一MOS管的漏极连接所述第一流控振荡器的输出端，所述第一MOS管的栅极连接所述第二MOS管的栅极，所述第一MOS管的源极连接所述第二MOS管的源极，所述第二MOS管的漏极连接压控电流源。4.根据权利要求3所述TDC控制信号的抗干扰装置，其特征在于，所述电流复制模块包括MOS管阵列，所述MOS管阵列连接在所述压控电流源和所述TDC阵列的输入端之间，用于复制所述控制电流并输出给TDC阵列约束TDC阵列的内部环振频率。5.根据权利要求4所述TDC控制信号的抗干扰装置，其特征在于，所述TDC阵列包括N个第二电流控制型振荡模块，所述第二电流控制型振荡模块包括：第二流控振荡器及由第三MOS管和第四MOS管构成的第二电流镜，所述第三MOS管的漏极连接所述第二流控振...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘啸，王伟，秦玲，张超，
申请(专利权)人：深圳市灵明光子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：