一种增益可控的放大电路及激光雷达的制作方法

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1.本技术涉及放大电路领域，更具体的，涉及一种增益可控的放大电路及激光雷达。

背景技术：

2.光电探测电路将光信号转化成能被电路处理的电信号，通过电信号的变化来获取光的信息。光电探测器以电磁波、光波等作为载波，通过测定光波在测线两端点间的往返传播时间以及光波在大气中的传播速度，来测量两点间的距离。例如，激光雷达系统在探测目标时，通常是向目标发射激光束，激光雷达通过检测发射激光束返回的回波信号与发射信号进行比较处理，以获取到探测目标的距离信息。
3.为了实现远距离测量，目前常采用的技术是使用多级放大电路对不同能量的回波信号设置不同增益，但是使用多级放大电路需要用到多个跨阻放大器，整个电路的体积会增加、成本高。

技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种增益可控的放大电路及激光雷达，以至少解决相关技术中多级放大电路采用多个跨阻放大器导致的占用体积大、成本高的问题。
5.本技术提供了一种增益可控的放大电路，包括：信号接收模块，用于接收光电探测器的回波信号，并将所述回波信号转化为电压信号；与所述信号接收模块连接的增益控制模块，用于根据所述电压信号确定对应的增益；与所述信号接收模块连接的放大器，用于根据所述增益对所述电压信号进行放大。
6.在一实施例中，所述增益控制模块包括：比较器电路，用于根据与所述电压信号的比较结果，输出对应的控制信号；与所述比较器电路连接的电阻网络电路，用于根据所述控制信号确定对应的增益。
7.在一实施例中，所述比较器电路中包括至少一个比较器；所述比较器的反相输入端接收对应的基准电压，所述比较器的正相输入端与所述信号接收模块的输出端连接，所述比较器的输出端输出控制信号至所述电阻网络电路。
8.在一实施例中，所述电阻网络电路包括第一反馈电路以及第二反馈电路；所述第一反馈电路连接在所述放大器的反相输入端和输出端之间；所述第二反馈电路在所述放大器的反相输入端和输出端之间，用于根据所述控制信号调整对应阻值来确定对应的增益。
9.在一实施例中，所述第一反馈电路包括第一反馈电阻，所述第一反馈电阻连接在所述放大器的反相输入端和输出端之间。
10.在一实施例中，所述第二反馈电路包括至少一个第二反馈电阻以及至少一个开关器件；所述至少一个第二反馈电阻依次连接在所述放大器的反相输入端，所述开关器件连接在对应的第二反馈电阻和所述放大器的输出端之间。
11.在一实施例中，所述信号接收模块包括激光探测器和电压转换电路，所述激光探
测器与所述电压转换电路连接，所述激光探测器，用于将所述回波信号转换为电流信号；所述电压转换电路，用于将所述电流信号转换为电压信号。
12.在一实施例中，所述激光探测器包括雪崩光电二极管，所述雪崩光电二极管的负极连接所述电压转换电路。
13.在一实施例中，所述电压转换电路包括电流传感电阻器，所述电流传感电阻器与所述增益控制模块和所述放大器连接。
14.在一实施例中，所述基准电压由多路电源电路输出，用于为所述比较器电路提供多路基准电压。
15.在第二个方面，本技术实施例提供的一种光电探测器，包括如上述第一个方面所述的放大电路，还包括：连接在所述放大电路输出端的处理模块，所述处理模块用于接收放大后的电压信号，并处理得到目标对象的距离信息。
16.本实用新型的有益效果在于：利用信号接收模块接收光电探测器的回波信号，并将所述回波信号转化为电压信号，增益控制模块根据所述电压信号确定对应的增益，放大器根据所述增益对所述电压信号进行放大，从而实现根据回波信号能量的大小自动确定对应的增益。本技术提供的放大电路结构简单，成本低。
附图说明
17.图1为本技术一实施例提供的一种增益可控的放大电路的结构框图；
18.图2为本技术另一实施例提供的一种增益可控的放大电路的结构框图；
19.图3为本技术一实施例提供的比较器电路图；
20.图4为本技术一实施例提供的电阻网络电路图；
21.图5为本技术一实施例提供的信号接收模块结构框图；
22.图6为本技术一实施例提供的信号接收模块的电路图；
23.图7为本技术一实施例提供的激光雷达的结构框图。
24.其中，10-信号接收模块
，
20-增益控制模块，30-放大器，40-放大电路，50-处理模块，110-激光探测器，120-电压转换电路，210-比较器电路，220-电阻网络电路，1110-雪崩光电二极管，1210-电流传感电阻器，2210-第一反馈电路，2220-第二反馈电路。
具体实施方式
25.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
26.显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本技术应用于其他类似情景。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本技术公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本技术揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本技术公开的内容不充分。
27.在本技术中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以
包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本技术所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。
28.本技术中，由图1所示，提供了一种增益可控的放大电路，用于光电探测器，包括信号接收模块10，用于接收光电探测器的回波信号，并将所述回波信号转化为电压信号；与所述信号接收模块10连接的增益控制模块20，用于根据电压信号确定对应的增益；与所述信号接收模块10连接的放大器30，用于根据所述增益对所述电压信号进行放大，vout为放大器30输出的电压。
29.本实施例中，信号接收模块10用于接收光电探测器的回波信号，并将所述回波信号转化为电压信号。通常，所述信号接收模块10产生的电信号比较微弱，因而需要进行放大，以便于进行后续的数据处理。增益控制模块20接收来自信号接收模块10输出的电压信号，根据电压大小来确定对应的增益。放大器30根据所述的增益对所述电压信号进行放大。在现有技术中，一般使用不同增益跨阻放大器以实现不同电压的放大。而本实施例中，增益控制模块20可根据不同的电压确定对应的增益，从而实现不同能量的回波信号放大。从而达到简化电路的效果、且成本低。
30.其中，如图2所示，增益控制模块20包括比较器电路210和电阻网络电路220，所述比较器电路210与所述电阻网络电路220连接；所述比较器电路210用于根据电压信号与基准电压的比较结果，输出对应的控制信号；所述电阻网络电路220，用于根据所述控制信号确定对应的增益。
31.其中，比较器电路210包括至少一个比较器；比较器的反相输入端接收对应的基准电压，比较器的正相输入端与信号接收模块10的输出端连接，比较器的输出端输出控制信号至电阻网络电路220。
32.比较器可以对两个电压信号进行比较，以确定它们之间的大小关系，所述比较器电路210通过将信号接收模块10输出的电压信号与代表不同能量等级的基准电压比较，可以根据实际需求设置多个比较器，如果需要对回波能量的挡位进行细分，则可以设置较多的比较器。每个比较器具有不同的基准电压，例如依次递增的多路基准电压，所述多路基准电压由电源电路输出。每个比较器将信号接收模块10输出的电压与代表不同能量等级的基准电压比较，例如当信号接收模块10输出的电压大于基准电压时，该比较器可以输出高电平的控制信号；当小于基准电压时，该比较器输出低电平的控制信号。比较器将信号接收模块10输出的电压后，输出控制信号至电阻网络电路220，从而调整电阻网络电路220中的阻值。
33.具体的，如图3所示，比较器电路210包括比较器u1、u2
……
un，n表示比较器的数量，可以根据实际需求设定。比较器u1、u2
……
un的反相输入端分别接收基准电压vref1、vref2
……
vrefn，输出端分别输出控制信号control1、control2
……
controln。
34.比较器的正相输入端接收信号接收模块10输出的电压值vin，当vin大于基准电压vrefn时，比较器输出端输出高电平的控制信号，当vin大于基准电压vrefn时，比较器输出端输出低电平的控制信号。
35.通过比较器输出端输出的控制信号至电阻网络电路220，从而调整电阻网络电路
220中的阻值来确定对应的增益。
36.其中，如图4所示，电阻网络电路220包括第一反馈电路2210以及第二反馈电路2220；第一反馈电路2210连接在放大器30的反相输入端和输出端之间；第二反馈电路2220连接在放大器30的反相输入端和输出端之间，用于根据控制信号调整对应阻值来确定对应的增益。
37.其中，第一反馈电路2210包括第一反馈电阻，第一反馈电阻连接在所述放大器30的反相输入端和输出端之间。第一反馈电路2210用于设置固定增益。
38.第二反馈电路2220包括至少一个第二反馈电阻以及至少一个开关器件；至少一个第二反馈电阻依次连接在放大器30的反相输入端，开关器件连接在对应的第二反馈电阻和放大器30的输出端之间。开关器件使用场效应管或三极管或模拟开关管，当比较器输出低电平时开关器件断开，当比较器输出高电平时开关器件闭合，通过开关器件的断开和闭合改变电阻网络电路220中的总电阻，从而实现放大倍数可调节。
39.在示例一实施例中，如图4所示，第一反馈电路2210包括第一反馈电阻r；第二反馈电路2220包括第二反馈电阻r1、第二反馈电阻r2
……
第n反馈电阻rn和开关器件k1、开关器件k2
……
开关器件kn；第一反馈电阻r，第二反馈电阻r1、第二反馈电阻r2
……
第二反馈电阻rn依次连接在放大器30的反相输入端，开关器件k1、开关器件k2
……
开关器件kn连接在对应的第二反馈电阻和放大器30的输出端之间。通过开关器件的断开和闭合，从而调整对应阻值来确定对应的增益。
40.例如：当开关器件k1、开关器件k2
……
开关器件kn都断开时，电阻网络中的总电阻为r；当开关器件k1、开关器件k2
……
开关器件kn都闭合时，电阻网络中的总电阻为1/(1/r+1/r1+
……
1/rn)。
41.根据vout＝i*r
总
可知，当电阻网络电路220中的总电阻越大，对回波信号的放大倍数越大。其中，i为信号接收模块10输出的电流；r
总
为电阻网络电路220中的总电阻；vout为经放大器30输出的电压。
42.这样通过比较器确定回波信号的能量大小在何挡位，从而通过开关器件调整对应阻值，就可以实现对不同能量的回波信号进行放大，避免出现回波信号过饱和的现象，提升整光电探测器的探测精度与测距能力。
43.其中，如图5所示，信号接收模块10包括激光探测器110和电压转换电路120，激光探测器110与电压转换电路120连接，激光探测器110用于将回波信号转换为电流信号，电压转换电路120用于将电流信号转换为电压信号。
44.在一实施例中，如图6所示，激光探测器110为雪崩光电二极管1110，电压转换电路120为电流传感电阻器1210。雪崩光电二极管1110是灵敏度很高的光电信息转化器件，具有很高的雪崩增益效应，可以有效提高对光信号检测的灵敏度、反应速度和信号带宽。雪崩光电二极管1110与电流传感电阻器1210连接，同时还需要向雪崩光电二极管1110提供反向基准电压-vref，驱动其产生大电流。电流传感电阻器1210接收雪崩光电二极管1110产生的电流，将电流信号转换为电压信号。
45.在上述实施方式的基础上，本公开实施例还提供了一种光电探测器，如图7所示，该光电探测器包括上述实施方式中的任一种放大电路40，还包括连接在所述放大电路40输出端的处理模块50，所述处理模块50用于接收放大后的电压信号，并处理得到目标对象的
距离信息。
46.本实施例中的激光雷达通过放大电路40能够根据接收的回波信号能量的大小自动确定对应的增益，避免出现回波信号过饱和的现象。电路结构简单、体积小。通过处理模块50接收放大后的电压信号，并根据激光的飞行时间差进行测距，处理得到目标对象的距离信息，提升整激光雷达的探测精度与测距能力。

技术特征：

1.一种增益可控的放大电路，其特征在于，所述电路包括：信号接收模块，用于接收光电探测器的回波信号，并将所述回波信号转化为电压信号；与所述信号接收模块连接的增益控制模块，用于根据所述电压信号确定对应的增益；与所述信号接收模块连接的放大器，用于根据所述增益对所述电压信号进行放大。2.根据权利要求1所述的增益可控的放大电路，其特征在于，所述增益控制模块包括：比较器电路，用于根据与所述电压信号的比较结果，输出对应的控制信号；与所述比较器电路连接的电阻网络电路，用于根据所述控制信号确定对应的增益。3.根据权利要求2所述的增益可控的放大电路，其特征在于，所述比较器电路中包括至少一个比较器；所述比较器的反相输入端接收对应的基准电压，所述比较器的正相输入端与所述信号接收模块的输出端连接，所述比较器的输出端输出控制信号至所述电阻网络电路。4.根据权利要求2所述的增益可控的放大电路，其特征在于，所述电阻网络电路包括第一反馈电路以及第二反馈电路；所述第一反馈电路连接在所述放大器的反相输入端和输出端之间；所述第二反馈电路在所述放大器的反相输入端和输出端之间，用于根据所述控制信号调整对应阻值来确定对应的增益。5.根据权利要求4所述的增益可控的放大电路，其特征在于，所述第一反馈电路包括第一反馈电阻，所述第一反馈电阻连接在所述放大器的反相输入端和输出端之间。6.根据权利要求4所述的增益可控的放大电路，其特征在于，所述第二反馈电路包括至少一个第二反馈电阻以及至少一个开关器件；所述至少一个第二反馈电阻依次连接在所述放大器的反相输入端，所述开关器件连接在对应的第二反馈电阻和所述放大器的输出端之间。7.根据权利要求1所述的增益可控的放大电路，其特征在于，所述信号接收模块包括激光探测器和电压转换电路，所述激光探测器与所述电压转换电路连接；所述激光探测器，用于将所述回波信号转换为电流信号；所述电压转换电路，用于将所述电流信号转换为电压信号。8.根据权利要求7所述的增益可控的放大电路，其特征在于，所述激光探测器包括雪崩光电二极管，所述雪崩光电二极管的负极连接所述电压转换电路。9.根据权利要求7所述的增益可控的放大电路，其特征在于，所述电压转换电路包括电流传感电阻器，所述电流传感电阻器与所述增益控制模块和所述放大器连接。10.根据权利要求3所述的增益可控的放大电路，其特征在于，所述基准电压由多路电源电路输出，用于为所述比较器电路提供多路基准电压。11.一种激光雷达，其特征在于，包括如权利要求1～10任一项所述的放大电路，还包括：连接在所述放大电路输出端的处理模块，所述处理模块用于接收放大后的电压信号，并处理得到目标对象的距离信息。

技术总结

本申请提供了一种增益可控的放大电路及激光雷达，所述电路包括信号接收模块，用于接收光电探测器的回波信号，并将所述回波信号转化为电压信号；与所述信号接收模块连接的增益控制模块，用于根据所述电压信号确定对应的增益；与所述信号接收模块连接的放大器，用于根据所述增益对所述电压信号进行放大，能根据回波信号能量的大小自动确定对应的增益，电路结构简单，成本低。成本低。成本低。