基于盖革模式激光雷达模拟电路研究
发布时间：2020-12-22 17:58
近年来随着激光器的发展,激光探测逐渐成为当今科技研究的热点。激光雷达作为激光探测一个热门方向,是人工智能和自动驾驶领域的核心。盖革模式激光雷达以其灵敏度高、像元电路简单易于集成等特点在实际系统应用中显示出强大的生命力。本文致力于研究激光雷达模拟信号读出电路,设计了一款基于盖革模式APD阵列型激光雷达探测器读出电路和一款应用于车载激光雷达探测器的TDC。本文首先对激光雷达的系统架构和工作原理进行描述,重点分析激光雷达前端接收部分,根据接收系统指标要求确定APD淬灭电路AQC、时间数字转换器TDC、译码电路等模块的参数以及电路实现方案,然后设计单通道像素的读出电路,根据阵列式对称特点对单通道电路进行改进和复用,完成像素电路阵列的布局。本文设计并流片了一款应用于激光雷达读出电路的高精度TDC,为实现动态范围大测量精度小的指标而采用分层量化的策略,为使其PVT特性好、转化时间短而采用DLL技术产生时钟。在本文中,高精度TDC电路分三层量化,在第一层电路设计中采用路径选择方法提出一种应用于高精度TDC的整数周期测量电路;在第二、三层电路中根据采样时钟时序特点结合独热码译码提出一种应用于高精度时间...
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：116 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
单片集成32×32阵列(a)探测器外形(b)单个像元显微照片
00×96像元SPAD阵列SOC探测器芯片
图1.3 SOC 探测器芯片实验结果合集成技术是美国麻省理工学院林肯实验室(MIT，Lincoln Lab)最初桥接集成技术，与单片集成技术不同，APD 探测器阵列和 ROIC 分别按、精度等技术要求加工制造，因此该技术具有两者组合的最佳性能，其两者之间的桥接电路。林肯实验室在 2002 年连续研发了 GEN-Ⅰ、GE三种实验系统[11]。在 GEN-I 系统中，包含 4×4 的 APD 阵列,每个 AP一个脉冲放大电路。在 GEN-II 系统中，依然包含 4×4 的 APD 阵列但有一个计时电路的 CMOS 芯片。在 GEN-III 系统中传感器的相元数目更高，将 32×32 APD 阵列和 32×32 CMOS 计时电路阵列集成在一起肯实验室研发了 JigsawLadarSensor 系统，能够识别遮蔽在树叶和伪装。2011 年，林肯实验室完成 ALIRT 系统的研制，该系统通过 32×128G计时阵列结合角度编码器的方式快速成像，能够对广域地形从 9km 高分辨率三维成像，2000km2区域的三维成像只需要一小时，在 3km 高度到 10cm[12][13]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种应用于TDC的低抖动延迟锁相环电路设计[J]. 吴金,张有志,赵荣琦,李超,郑丽霞. 电子学报. 2017(02)
[2]GM-APD阵列高精度像素读出电路设计[J]. 赵佳姮,赵毅强,叶茂,夏显召,周国清. 红外与激光工程. 2017(01)
[3]激光雷达应用技术研究进展[J]. 刘斌,张军,鲁敏,滕书华,马燕新,张文广. 激光与红外. 2015(02)
[4]一种Gm-APD阵列型读出电路的设计与实现[J]. 郑丽霞,杨俊浩,吴金,董怀朋,刘钊. 微电子学. 2014(01)
[5]G-APD阵列——一种具有单光子灵敏度的三维成像探测器[J]. 龚威. 激光技术. 2007(05)
博士论文
[1]线性模式片上激光雷达模拟前端接收电路关键技术研究[D]. 马瑞.西安电子科技大学 2017
[2]脉冲半导体激光器高速三维成像激光雷达研究[D]. 胡春生.国防科学技术大学 2005
硕士论文
[1]一种应用于TDC的低抖动延迟锁相环电路设计[D]. 赵荣琦.东南大学 2016
[2]线阵激光雷达系统光电传感电路[D]. 沈略.南京大学 2016
[3]激光三维测绘条纹图像处理技术研究[D]. 边雪冬.哈尔滨工业大学 2015
[4]GM-APD 64×64阵列型全集成传感读出电路设计[D]. 傅胡叶.东南大学 2015
[5]基于CMOS工艺的盖革模式SPAD像元电路研究[D]. 王成.重庆大学 2014
[6]一种高速度高密度的单光子雪崩二极管探测器的研究与设计[D]. 赵菲菲.南京邮电大学 2013
[7]基于延迟锁定环的TDC的设计[D]. 李根.哈尔滨工业大学 2012
[8]基于雪崩二极管的通讯波段单光子探测器技术研究[D]. 李璐.天津大学 2010
[9]高分辨率数字计时器（TDC）的设计与实现[D]. 王希.华中科技大学 2007
本文编号：2932175
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：116 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
单片集成32×32阵列(a)探测器外形(b)单个像元显微照片
00×96像元SPAD阵列SOC探测器芯片
图1.3 SOC 探测器芯片实验结果合集成技术是美国麻省理工学院林肯实验室(MIT，Lincoln Lab)最初桥接集成技术，与单片集成技术不同，APD 探测器阵列和 ROIC 分别按、精度等技术要求加工制造，因此该技术具有两者组合的最佳性能，其两者之间的桥接电路。林肯实验室在 2002 年连续研发了 GEN-Ⅰ、GE三种实验系统[11]。在 GEN-I 系统中，包含 4×4 的 APD 阵列,每个 AP一个脉冲放大电路。在 GEN-II 系统中，依然包含 4×4 的 APD 阵列但有一个计时电路的 CMOS 芯片。在 GEN-III 系统中传感器的相元数目更高，将 32×32 APD 阵列和 32×32 CMOS 计时电路阵列集成在一起肯实验室研发了 JigsawLadarSensor 系统，能够识别遮蔽在树叶和伪装。2011 年，林肯实验室完成 ALIRT 系统的研制，该系统通过 32×128G计时阵列结合角度编码器的方式快速成像，能够对广域地形从 9km 高分辨率三维成像，2000km2区域的三维成像只需要一小时，在 3km 高度到 10cm[12][13]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种应用于TDC的低抖动延迟锁相环电路设计[J]. 吴金,张有志,赵荣琦,李超,郑丽霞. 电子学报. 2017(02)
[2]GM-APD阵列高精度像素读出电路设计[J]. 赵佳姮,赵毅强,叶茂,夏显召,周国清. 红外与激光工程. 2017(01)
[3]激光雷达应用技术研究进展[J]. 刘斌,张军,鲁敏,滕书华,马燕新,张文广. 激光与红外. 2015(02)
[4]一种Gm-APD阵列型读出电路的设计与实现[J]. 郑丽霞,杨俊浩,吴金,董怀朋,刘钊. 微电子学. 2014(01)
[5]G-APD阵列——一种具有单光子灵敏度的三维成像探测器[J]. 龚威. 激光技术. 2007(05)
博士论文
[1]线性模式片上激光雷达模拟前端接收电路关键技术研究[D]. 马瑞.西安电子科技大学 2017
[2]脉冲半导体激光器高速三维成像激光雷达研究[D]. 胡春生.国防科学技术大学 2005
硕士论文
[1]一种应用于TDC的低抖动延迟锁相环电路设计[D]. 赵荣琦.东南大学 2016
[2]线阵激光雷达系统光电传感电路[D]. 沈略.南京大学 2016
[3]激光三维测绘条纹图像处理技术研究[D]. 边雪冬.哈尔滨工业大学 2015
[4]GM-APD 64×64阵列型全集成传感读出电路设计[D]. 傅胡叶.东南大学 2015
[5]基于CMOS工艺的盖革模式SPAD像元电路研究[D]. 王成.重庆大学 2014
[6]一种高速度高密度的单光子雪崩二极管探测器的研究与设计[D]. 赵菲菲.南京邮电大学 2013
[7]基于延迟锁定环的TDC的设计[D]. 李根.哈尔滨工业大学 2012
[8]基于雪崩二极管的通讯波段单光子探测器技术研究[D]. 李璐.天津大学 2010
[9]高分辨率数字计时器（TDC）的设计与实现[D]. 王希.华中科技大学 2007
本文编号：2932175
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/2932175.html
