近年來(lái)隨著激光器的發(fā)展,激光探測(cè)逐漸成為當(dāng)今科技研究的熱點(diǎn)。激光雷達(dá)作為激光探測(cè)一個(gè)熱門(mén)方向,是人工智能和自動(dòng)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(jiǎn)單易于集成等特點(diǎn)在實(shí)際系統(tǒng)應(yīng)用中顯示出強(qiáng)大的生命力。本文致力于研究激光雷達(dá)模擬信號(hào)讀出電路,設(shè)計(jì)了一款基于蓋革模式APD陣列型激光雷達(dá)探測(cè)器讀出電路和一款應(yīng)用于車(chē)載激光雷達(dá)探測(cè)器的TDC。本文首先對(duì)激光雷達(dá)的系統(tǒng)架構(gòu)和工作原理進(jìn)行描述,重點(diǎn)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(shí)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(shí)現(xiàn)方案,然后設(shè)計(jì)單通道像素的讀出電路,根據(jù)陣列式對(duì)稱(chēng)特點(diǎn)對(duì)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(jì)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(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)范圍大測(cè)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(shí)間短而采用DLL技術(shù)產(chǎn)生時(shí)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(jì)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(cè)量電路;在第二、三層電路中根據(jù)采樣時(shí)鐘時(shí)序特點(diǎn)結(jié)合獨(dú)熱碼譯碼提出一種應(yīng)用于高精度時(shí)間... 

【文章來(lái)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(yè)數(shù)】：116 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

單片集成32×32陣列(a)探測(cè)器外形(b)單個(gè)像元顯微照片

00×96像元SPAD陣列SOC探測(cè)器芯片

圖1.3 SOC 探測(cè)器芯片實(shí)驗(yàn)結(jié)果合集成技術(shù)是美國(guó)麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)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(cè)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(shí)驗(yàn)室在 2002 年連續(xù)研發(fā)了 GEN-Ⅰ、GE三種實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)[11]。在 GEN-I 系統(tǒng)中，包含 4×4 的 APD 陣列,每個(gè) AP一個(gè)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(gè)計(jì)時(shí)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(jì)時(shí)電路陣列集成在一起肯實(shí)驗(yàn)室研發(fā)了 JigsawLadarSensor 系統(tǒng)，能夠識(shí)別遮蔽在樹(shù)葉和偽裝。2011 年，林肯實(shí)驗(yàn)室完成 ALIRT 系統(tǒng)的研制，該系統(tǒng)通過(guò) 32×128G計(jì)時(shí)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(shí)，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(dòng)延遲鎖相環(huán)電路設(shè)計(jì)[J]. 吳金,張有志,趙榮琦,李超,鄭麗霞.  電子學(xué)報(bào). 2017(02)
[2]GM-APD陣列高精度像素讀出電路設(shè)計(jì)[J]. 趙佳姮,趙毅強(qiáng),葉茂,夏顯召,周?chē)?guó)清.  紅外與激光工程. 2017(01)
[3]激光雷達(dá)應(yīng)用技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 劉斌,張軍,魯敏,滕書(shū)華,馬燕新,張文廣.  激光與紅外. 2015(02)
[4]一種Gm-APD陣列型讀出電路的設(shè)計(jì)與實(shí)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(cè)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(guó)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(dòng)延遲鎖相環(huán)電路設(shè)計(jì)[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(cè)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(jì)[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(cè)器的研究與設(shè)計(jì)[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(jì)[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(cè)器技術(shù)研究[D]. 李璐.天津大學(xué) 2010
[9]高分辨率數(shù)字計(jì)時(shí)器（TDC）的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 王希.華中科技大學(xué) 2007



本文編號(hào)：2932175