近年來隨著激光器的發(fā)展,激光探測逐漸成為當(dāng)今科技研究的熱點。激光雷達(dá)作為激光探測一個熱門方向,是人工智能和自動駕駛領(lǐng)域的核心。蓋革模式激光雷達(dá)以其靈敏度高、像元電路簡單易于集成等特點在實際系統(tǒng)應(yīng)用中顯示出強大的生命力。本文致力于研究激光雷達(dá)模擬信號讀出電路,設(shè)計了一款基于蓋革模式APD陣列型激光雷達(dá)探測器讀出電路和一款應(yīng)用于車載激光雷達(dá)探測器的TDC。本文首先對激光雷達(dá)的系統(tǒng)架構(gòu)和工作原理進(jìn)行描述,重點分析激光雷達(dá)前端接收部分,根據(jù)接收系統(tǒng)指標(biāo)要求確定APD淬滅電路AQC、時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器TDC、譯碼電路等模塊的參數(shù)以及電路實現(xiàn)方案,然后設(shè)計單通道像素的讀出電路,根據(jù)陣列式對稱特點對單通道電路進(jìn)行改進(jìn)和復(fù)用,完成像素電路陣列的布局。本文設(shè)計并流片了一款應(yīng)用于激光雷達(dá)讀出電路的高精度TDC,為實現(xiàn)動態(tài)范圍大測量精度小的指標(biāo)而采用分層量化的策略,為使其PVT特性好、轉(zhuǎn)化時間短而采用DLL技術(shù)產(chǎn)生時鐘。在本文中,高精度TDC電路分三層量化,在第一層電路設(shè)計中采用路徑選擇方法提出一種應(yīng)用于高精度TDC的整數(shù)周期測量電路;在第二、三層電路中根據(jù)采樣時鐘時序特點結(jié)合獨熱碼譯碼提出一種應(yīng)用于高精度時間... 

【文章來源】：西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：116 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

單片集成32×32陣列(a)探測器外形(b)單個像元顯微照片

00×96像元SPAD陣列SOC探測器芯片

圖1.3 SOC 探測器芯片實驗結(jié)果合集成技術(shù)是美國麻省理工學(xué)院林肯實驗室(MIT，Lincoln Lab)最初橋接集成技術(shù)，與單片集成技術(shù)不同，APD 探測器陣列和 ROIC 分別按、精度等技術(shù)要求加工制造，因此該技術(shù)具有兩者組合的最佳性能，其兩者之間的橋接電路。林肯實驗室在 2002 年連續(xù)研發(fā)了 GEN-Ⅰ、GE三種實驗系統(tǒng)[11]。在 GEN-I 系統(tǒng)中，包含 4×4 的 APD 陣列,每個 AP一個脈沖放大電路。在 GEN-II 系統(tǒng)中，依然包含 4×4 的 APD 陣列但有一個計時電路的 CMOS 芯片。在 GEN-III 系統(tǒng)中傳感器的相元數(shù)目更高，將 32×32 APD 陣列和 32×32 CMOS 計時電路陣列集成在一起肯實驗室研發(fā)了 JigsawLadarSensor 系統(tǒng)，能夠識別遮蔽在樹葉和偽裝。2011 年，林肯實驗室完成 ALIRT 系統(tǒng)的研制，該系統(tǒng)通過 32×128G計時陣列結(jié)合角度編碼器的方式快速成像，能夠?qū)V域地形從 9km 高分辨率三維成像，2000km2區(qū)域的三維成像只需要一小時，在 3km 高度到 10cm[12][13]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一種應(yīng)用于TDC的低抖動延遲鎖相環(huán)電路設(shè)計[J]. 吳金,張有志,趙榮琦,李超,鄭麗霞.  電子學(xué)報. 2017(02)
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[4]一種Gm-APD陣列型讀出電路的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 鄭麗霞,楊俊浩,吳金,董懷朋,劉釗.  微電子學(xué). 2014(01)
[5]G-APD陣列——一種具有單光子靈敏度的三維成像探測器[J]. 龔?fù)?  激光技術(shù). 2007(05)

博士論文
[1]線性模式片上激光雷達(dá)模擬前端接收電路關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 馬瑞.西安電子科技大學(xué) 2017
[2]脈沖半導(dǎo)體激光器高速三維成像激光雷達(dá)研究[D]. 胡春生.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2005

碩士論文
[1]一種應(yīng)用于TDC的低抖動延遲鎖相環(huán)電路設(shè)計[D]. 趙榮琦.東南大學(xué) 2016
[2]線陣激光雷達(dá)系統(tǒng)光電傳感電路[D]. 沈略.南京大學(xué) 2016
[3]激光三維測繪條紋圖像處理技術(shù)研究[D]. 邊雪冬.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[4]GM-APD 64×64陣列型全集成傳感讀出電路設(shè)計[D]. 傅胡葉.東南大學(xué) 2015
[5]基于CMOS工藝的蓋革模式SPAD像元電路研究[D]. 王成.重慶大學(xué) 2014
[6]一種高速度高密度的單光子雪崩二極管探測器的研究與設(shè)計[D]. 趙菲菲.南京郵電大學(xué) 2013
[7]基于延遲鎖定環(huán)的TDC的設(shè)計[D]. 李根.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[8]基于雪崩二極管的通訊波段單光子探測器技術(shù)研究[D]. 李璐.天津大學(xué) 2010
[9]高分辨率數(shù)字計時器（TDC）的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 王希.華中科技大學(xué) 2007



本文編號：2932175