[發(fā)明專利]基于雪崩光電二極管的激光測距放大電路

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710554691.3
• 申請日: 2017-07-10
• 公開（公告）號: CN107271987A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 錢惟賢;高青松;顧國華;陳錢;楊錦清;李之秀;蔡貴霞
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: G01S7/486
• 分類號: G01S7/486
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心32203
• 代理人: 吳茂杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于激光測距設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種帶寬寬、增益高的基于雪崩光電二極管的激光測距放大電路。

背景技術(shù)

激光測距技術(shù)是利用向目標(biāo)射出一束激光，由光電器件接收目標(biāo)反射的激光信號，計(jì)算其飛行時(shí)間或者測量其相位差來計(jì)算從觀測者到目標(biāo)的距離。激光測距技術(shù)有著非接觸測量、高精度、晝夜可用的特點(diǎn)。激光測距系統(tǒng)中，接收部分的放大電路的噪聲、帶寬和增益等性能都關(guān)系著最終激光測距的精度。

現(xiàn)有激光測距系統(tǒng)接收部分的放大電路如圖1所示。包括采用OPA657芯片的一級放大電路和二級放大電路，一、二級放大電路之間以隔直電容相連，二級放大電路的輸出端與三極管的基極相連。信號經(jīng)過第一級放大之后使用電容隔直，使用R41和R43提供直流偏置后送入第二級電路中作為輸入信號。第二級采取的是射級跟隨器設(shè)計(jì)，輸出信號進(jìn)入三極管中驅(qū)動LD發(fā)出調(diào)制激光信號。該電路的一級和二級都是采用OPA657芯片，該芯片的特點(diǎn)是：高增益帶寬積是1.6GHZ；輸入電壓噪聲密度是壓擺率為3300V/us；當(dāng)?shù)诙壏答侂娮?增益電阻)為20KHZ時(shí)OPA657的-3dB帶寬在35MHZ左右。

因此，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是：激光測距放大電路帶寬較窄，增益較低，對一級輸出的大信號而言轉(zhuǎn)換速率較慢，影響了激光測距的精確度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于雪崩光電二極管的激光測距放大電路，帶寬寬、增益高。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：

一種基于雪崩光電二極管的激光測距放大電路，包括一級放大芯片、二級放大芯片，還包括雪崩光電二極管APD，所述雪崩光電二極管APD的后極與-150V電源相連，其前極與一級放大芯片的2號端口相連；

還包括一端接地、另一端與一級放大芯片的3號端口相連的第一接地電容Cc1、第二接地電容Cc2和接地電阻R_C；

還包括一端接地、另一端與一級放大芯片的4號端口相連的第三濾波電容Cb3和第四濾波電容Cb4，所述一級放大芯片的4號端口還與-5V電壓相連；

所述一級放大芯片的2號端口與6號端口之間還串聯(lián)一級反饋電阻Rf；

還包括一端接地、另一端與+5V電壓相連的第二濾波電容Cb2和第一濾波電容Cb1；

所述一級放大芯片的7號端口也與+5V電壓相連；

所述一級放大芯片的6號端口通過串聯(lián)的一級輸出電阻(Rs)和二級輸入電阻(Ri1)，與二級放大芯片的2號端口相連；

所述二級放大芯片的2號端口與其1號端口之間串聯(lián)第一二級反饋電阻Rfb1；

所述二級放大芯片的1號端口通過第一輸出電阻(Ro1)與輸出地端OUT N相連，還包括第一優(yōu)化電阻Ropt1，其一端接地，另一端接在第一輸出電阻(Ro1)與輸出地端OUT N之間；

還包括一端接地、另一端接5V電源的第五濾波電容Cb5，所述二級放大芯片的4號端口也與5V電源相連；

所述二級放大芯片的6號端口通過依次串聯(lián)的二級輸入電阻Ri2和平衡電阻Rs1接地；

所述二級放大芯片的6號端口與其7號端口之間串聯(lián)第二二級反饋電阻Rfb2；

所述二級放大芯片的7號端口通過第二輸出電阻(Ro2)與輸出相端OUT P相連，還包括第二優(yōu)化電阻Ropt2，其一端接地，另一端接在第二輸出電阻(Ro2)與輸出相端OUT P之間；

所述二級放大芯片的9號端口通過第七濾波電容Cb7與其8號端口相連并接地，二級放大芯片的9號端口通過第六濾波電容Cb6與其10號端口相連并接地。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：

帶寬高、增益高，可以大大的提高激光測距的精確度，對一級輸出的大信號而言轉(zhuǎn)換速率非常快?，F(xiàn)有的電路一級主芯片OPA657與本發(fā)明的電路一級主芯片OPA847相對比：OPA657的高增益帶寬積是1.6GHZ；輸入電壓等噪聲密度是而OPA847的高增益帶寬積是3.9GHZ；輸入電壓等噪聲密度是當(dāng)二級反饋電阻增益電阻為20KHZ時(shí)，OPA675的-3dB帶寬在35MHZ左右，而OPA847的-3dB帶寬在55MHZ左右，所以本電路的帶寬更高，所以增益高。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)激光測距系統(tǒng)接收部分的放大電路的電路圖。

圖2為本發(fā)明基于雪崩光電二極管的激光測距放大電路的電路圖。