脉冲激光测距接收电路的设计

电子

电路

2010年第23卷第4期

ElectronicSci &Tech /Apr 15,2010

脉冲激光测距接收电路的设计

张育琪,徐 军,杨 佩

(西安电子科技大学技术物理学院,陕西西安 710071)

摘 要 从脉冲激光测距的特点出发,结合APD工作条件,以及回波信号特征,设计了一种脉冲激光测距接收电路。该电路采用两级放大电路,其中前置放大电路具有自动增益控制功能,有效地解决了因测量距离的远近不同而导致回波信号幅度变化大的问题,为后续电路的信号处理提供了条件。

关键词 脉冲激光;激光测距;测距接收电路;高压设计

中图分类号 TN242 文献标识码 A 文章编号 1007-7820(2010)04-030-03

DesignoftheReceiverCircuitinPulsedLasedRangFinding

ZhangYuq,iXuJun,YangPei

(SchoolofTechnicalPhysics,XidianUniversity,Xi an710071,China)

Abstract Aproperpulsedlaserrangfindingreceivercircuitisdesignedbasedonthecharacteristicsofpulsedlaserrangefinding,theworkingconditionsofAPD,andthecharacteristicsoftheechosigna.lThiscircuitadopts

twostageamplifiercircuits,

inwhichthepre amplifiercircuithastheautomaticgaincontrolfunction,andtherefore

theproblemofgreatvaryingrangeofechosignalscausedbydifferentmeasuringdistanceisresolvedefficiently,thusfacilitatingthesignalprocessinginfollowingcircuits.

Keywords pulsedlaser;

laserrangefinding;

rangefindingreceivercircuit;designofhighvoltage

在脉冲激光测距系统中,其基本原理就是通过测量激光脉冲的传播时间来确定距离。由于激光脉冲在传输过程中,会受到空气、温度、湿度等因素的影响,引起畸变和衰减。特别是在测量远距离的目标时,激光脉冲的远距离传输,其回波信号携带很大的噪声,信噪比很低。而且,由于测量距离的远近不同,回波信号的幅度变化很大。因此,设计合理的接收电路,解决回波信号幅度变化大的问题,提高回波信号的信噪比,还原出回波信号,正确测量出激光脉冲传播的时间差,是激光测距系统的一个重要部分。

回波截止信号,送至测量单元,

进行时间间隔的测量。

图1 激光测距接收电路原理框图

2 APD驱动电路

APD驱动电路如图2所示,其中,VH为高压发生电路产生的160V电压,作为APD的工作电压。R1为限流电阻,保护APD,防止电流过大烧坏晶体管;C为滤波电容,靠近APD放置,滤除高压引起的杂波。由于APD把接收到的光信号转换为电流信号,因此运算放大器OPA356和电阻R2完成电流转电压功能,把APD输出的电流信号转换为电压信号,U=-I=R2,

提供给后续电路。

1 接收电路原理框图

如图1所示为激光测距接收电路原理框图。高压发生电路产生高压,作为APD(雪崩光电二极管)的工作电压。反馈回路使产生的高压稳定,不受电源电压、温度等因素的影响,同时使该高压在一定范围内可调。通过APD驱动电路,把接收到的回波光脉冲信号转换为电压脉冲信号,输入到前置放大电路。信号经过预处理,然后再经过一级放大和整形等操作,即可作为

收稿日期:

2009 11 25

作者简介:张育琪(1983-),男,硕士研究生。研究方向:红外系统,模式识别,图像处理。

图2 APD驱动电路