[發(fā)明專利]一種基于共用電阻鏈DAC的OPA驅(qū)動電路及其驅(qū)動方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310251145.8
• 申請日: 2023-03-15
• 公開（公告）號: CN116248194A
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡小龍;付云浩;趙壯;陳柏松;宋俊峰;常玉春;李雪妍;陶敏
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: H04B10/50
• 分類號: H04B10/50;H03M1/12;H03M1/66;G01S7/48;H04J14/02
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 劉世純

本發(fā)明公開了一種基于共用電阻鏈DAC的OPA驅(qū)動電路，屬于光學(xué)檢測與測量技術(shù)領(lǐng)域，包括電阻鏈、開關(guān)陣列控制模塊、采樣保持模塊與輸出級及調(diào)相模塊；電阻鏈與開關(guān)陣列控制模塊的一端連接，開關(guān)陣列控制模塊的另一端與采樣保持模塊與輸出級的輸入端連接，采樣保持模塊與輸出級的輸出端與調(diào)相模塊連接，調(diào)相模塊用于在驅(qū)動電壓的控制下，控制OPA天線的偏轉(zhuǎn)相位。通過使用共享式DAC架構(gòu)，降低了多路OPA驅(qū)動電路的功耗，并減小了電路規(guī)模，節(jié)約硬件資源，提高OPA激光雷達(dá)系統(tǒng)可集成性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)檢測與測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于共用電阻鏈DAC的OPA驅(qū)動電路及其驅(qū)動方法。

背景技術(shù)

光學(xué)相控陣(Optical?Phased?Array，OPA)激光雷達(dá)系統(tǒng)通常由激光光源，光學(xué)相控陣芯片，相位控制電路和上位機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成。光學(xué)相控陣技術(shù)通過相位控制電路調(diào)節(jié)波導(dǎo)所發(fā)出光信號的相角，進(jìn)而使激光雷達(dá)系統(tǒng)可以靈活地實現(xiàn)掃描光束角度偏轉(zhuǎn)。為實現(xiàn)上述功能，需要設(shè)計專用的電路用于驅(qū)動光學(xué)相控陣系統(tǒng)中的調(diào)相器。隨著應(yīng)用場景的擴(kuò)展和技術(shù)的更新迭代，大規(guī)模光學(xué)相控陣技術(shù)成為了高性能激光雷達(dá)系統(tǒng)中的迫切需求，在此復(fù)雜系統(tǒng)中，若采用多路數(shù)模轉(zhuǎn)換器(Digital?to?Analog?Converter，DAC)對調(diào)相器進(jìn)行相位控制，將會消耗非常大的硬件資源，提高系統(tǒng)集成的難度，同時也會造成極高的系統(tǒng)功耗。

現(xiàn)階段，應(yīng)用于OPA激光雷達(dá)的驅(qū)動電路主要采用了多路DAC的方案；若每個OPA單元使用一路DAC加以驅(qū)動，在大規(guī)模OPA激光雷達(dá)中，將需要付出極大的硬件資源用于放置多路DAC，會造成芯片尺寸大或系統(tǒng)復(fù)雜度高等問題。對于傳統(tǒng)的電阻型或電容型DAC，前者受限于靜態(tài)功耗，當(dāng)電阻鏈中的電阻值太小時，電路將存在較大的靜態(tài)功耗，當(dāng)電阻值太大時，會消耗較大的電路面積；對于電容型DAC，雖然無靜態(tài)功耗問題，但利用滿足精度要求的單位電容搭建電容陣列，也會造成電路面積過于龐大的問題。因此，基于傳統(tǒng)架構(gòu)的多路DAC在應(yīng)用于大規(guī)模OPA激光雷達(dá)系統(tǒng)中時，均會存在面積大，硬件資源消耗大，功耗大，能效低的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的多路電阻型DAC的OPA驅(qū)動電路的電路規(guī)模和復(fù)雜度較大等問題，本發(fā)明提供了一種基于共用電阻鏈DAC的OPA驅(qū)動電路及其驅(qū)動方法，通過使用共享式DAC架構(gòu)，降低了多路OPA驅(qū)動電路的功耗，并減小了電路規(guī)模，節(jié)約硬件資源，提高OPA激光雷達(dá)系統(tǒng)可集成性。

本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種基于共用電阻鏈DAC的OPA驅(qū)動電路，包括電阻鏈、開關(guān)陣列控制模塊、采樣保持模塊與輸出級及調(diào)相模塊；所述電阻鏈與開關(guān)陣列控制模塊的一端連接，所述電阻鏈用于為所有DAC通道提供N個節(jié)點電壓；所述開關(guān)陣列控制模塊用于連接電阻鏈中各電壓節(jié)點與采樣保持電路模塊，并在外部數(shù)據(jù)控制下，實現(xiàn)各通路的導(dǎo)通和閉合；開關(guān)陣列控制模塊的另一端與采樣保持模塊與輸出級的輸入端連接，所述采樣保持模塊與輸出級用于采樣保持并輸出開關(guān)陣列控制模塊輸出的電壓值；采樣保持模塊與輸出級的輸出端與調(diào)相模塊連接，所述調(diào)相模塊用于在驅(qū)動電壓的控制下，控制OPA天線的偏轉(zhuǎn)相位。

進(jìn)一步地，所述電阻鏈，由N+1個電阻串聯(lián)構(gòu)成，N為正整數(shù)，第1個電阻的一端接地，第N+1個電阻的一端接電源電壓；其中，第1個電阻與第2個電阻之間的節(jié)點與開關(guān)陣列控制模塊的端口A₁連接；第2個電阻與第3個電阻之間的節(jié)點與開關(guān)陣列控制模塊的端口A₂連接，……，第N個電阻與第N+1個電阻之間的節(jié)點與開關(guān)陣列控制模塊的端口A_N連接。

進(jìn)一步地，所述開關(guān)陣列控制模塊，包括輸入端口、輸出端口、開關(guān)陣列及數(shù)據(jù)配置與寫入模塊；輸入端口與開關(guān)陣列中所對應(yīng)開關(guān)的一端連接，輸出端口與開關(guān)陣列中所對應(yīng)開關(guān)的另一端連接；所述數(shù)據(jù)配置與寫入模塊與開關(guān)陣列連接，用于輸出開關(guān)控制碼，對開關(guān)陣列的開關(guān)進(jìn)行控制。