高精度单元激光回波探测专用芯片设计与仿真技术研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 陈弈 |
| 答辩日期 | 2010-06-01 |
| 文献子类 | 硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 龚海梅 ; 王斌永 |
| 关键词 | 脉冲激光测距 回波探测 跨阻放大电路 Cmos 增益控制 |
| 学位专业 | 微电子学与固体电子学 |
| 英文摘要 | 与其他非接触测距方式相比，脉冲式激光测距具有结构简单、无需目标合作、测程远、测量速度快和测距精度高等优点，使其在工业控制、交通安全、机器视觉以及遥感等领域都得到了广泛的应用。激光测距仪向高集成度、低功耗和小型化方向的发展以及三维成像激光雷达中对激光多元回波探测的需求使激光回波探测电路的CMOS集成实现具有十分重要的意义。论文对脉冲激光雷达回波探测电路中的关键部分——跨阻放大电路的设计和仿真技术展开研究。本论文首先对脉冲激光雷达及其回波探测电路的发展历史和研究现状进行了简要介绍。接着详细分析了激光雷达的回波探测性能，讨论了影响激光测距精度的各种误差来源。在此基础上，针对一个基于25元线列APD的扫描激光雷达的应用背景，对跨阻放大电路的性能指标提出了要求。根据性能指标，基于CSMC 0.6-μm 混合信号CMOS工艺，分析并设计了跨阻放大专用集成芯片。该跨阻放大电路采用多级放大级联的方法实现指标所要求的高增益和高带宽；输入端采用电流缓冲器隔离较大的输入电容，保证电路的带宽特性；采用差分链路，用于抑制共模噪声；采用R-2R可变衰减电阻网络，实现可编程增益控制；最后，输出缓冲级则提供低阻抗输出特性，使电路具备驱动片外负载的能力。跨阻放大电路在Cadence IC5141芯片设计平台上设计实现，并采用Spectre仿真工具进行了仿真验证。仿真结果表明该跨阻放大电路可以实现82MHz带宽，83.0~125.5 dBΩ的可编程增益变化，最大增益下输入等效噪声电流为3.8 pA/√Hz，在5V单电源供电的情况下消耗功率为约48.5mW。仿真表明该跨阻放大电路能够提供足够的信噪比和信号上升时间，使单次测距精度(3σ)优于0.15m，符合扫描型激光雷达的性能指标。 |
| 学科主题 | 红外探测材料与器件 |
| 公开日期 | 2012-09-11 |
| 源URL | [http://202.127.1.142/handle/181331/5222]  |
| 专题 | 上海技术物理研究所_上海技物所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 陈弈. 高精度单元激光回波探测专用芯片设计与仿真技术研究[D]. 中国科学院研究生院. 2010. |
入库方式： OAI收割
来源：上海技术物理研究所
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