激光接收电路和激光雷达的制作方法

本技术属于激光雷达，尤其涉及一种激光接收电路和激光雷达。

背景技术：

1、激光雷达在我们日常生活中应用日益广泛，小到家庭扫地机器人，大到各个汽车厂商无人驾驶汽车的应用。目前市面上广泛使用的激光雷达的时间测量方式有adc与tdc两种。由于半导体芯片工艺的发展，现场可编程门阵列fpga的时钟频率的提高以及内部逻辑延时的大大降低，通过fpga可以轻松的实现tdc计时并可以达到相对理想的时间测量精度。同时，由于tdc方案的硬件简单，成本相对低廉，较低的功耗，对硬件的布局布线要求低，这些优势的使得tdc在激光雷达的测距应用中得到广大厂商的偏爱。

2、将回波信号与设定的阈值通过高速比较器进行比较，将比较的结果输入到tdc计时模块作为计时的触发，是tdc计时方法的主要流程。公告号为cn211554305u的专利文件公开了一种lidar读出电路，该电路通过大量的比较器实现不同阈值下的tdc计时，在高线数激光雷达应用中，由于需要多路tdc同时测量不同通道的飞行时间，对同一个通道来说，也需要不同的阈值下的计时来确定回波特征，带来了比较器的增多导致电路的复杂及成本的增加。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种激光接收电路，旨在解决传统的激光接收电路和激光雷达存在的电路复杂和成本高的问题。

2、本实用新型实施例的第一方面提出了一种激光接收电路，包括：

3、光电探测电路，所述光电探测电路，被配置为检测接收到的激光脉冲，并转换输出单路的回波信号；

4、差分放大电路，所述差分放大电路与所述光电探测电路连接，所述差分放大电路，被配置为对单路的所述回波信号进行信号放大，并转换为双路的差分回波信号；

5、隔直电路，所述隔直电路与所述差分放大电路连接，所述隔直电路，被配置为对所述差分回波信号进行隔直处理，并输出隔直后的所述差分回波信号；

6、信号处理电路，所述信号处理电路包括至少一对差分信号端，每一所述差分信号端分别与所述隔直电路连接，所述信号处理电路，被配置为将接收到的每路所述差分回波信号转换为单路的计时信号以及进行tdc检波；

7、至少一个偏置电路，每一所述偏置电路连接于每一所述差分信号端，所述偏置电路，被配置为提供第一偏置电压和第二偏置电压至每一所述差分信号端，以使大于预设幅值的差分回波信号输出至所述信号处理电路，其中，所述预设幅值为(v1-v2)/2，其中，v1表示第一偏置电压的电压值，v2表示第二偏置电压的电压值，v1大于v2。

8、可选地，所述光电探测电路包括光电探测器、第一电阻、第二电阻、第一电容和第二电容；

9、所述第一电阻的第一端接地，所述第一电阻的第二端、所述第一电容的第一端和光电探测器的阴极连接，所述光电探测器的第二端与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端和第二电容的第一端连接并用于输入负电压，所述第二电容的第二端接地，所述第一电容的第二端构成所述光电探测电路的信号输出端；

10、所述光电探测器为apd或者sipm。

11、可选地，所述差分放大电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第三电容、第四电容和运算放大器；

12、所述第三电阻的第一端构成所述差分放大电路的信号输入端，所述第三电阻的第二端、所述第四电阻的第一端、所述第三电容的第一端和所述运算放大器的反相输入端连接，所述第五电阻的第一端接地，所述第五电阻的第二端、所述第六电阻的第一端、所述第四电容的第一端和所述运算放大器的正相输入端连接，所述第四电阻的第二端、所述第三电容的第二端、所述第七电阻的第一端和所述运算放大器的第一输出端连接，所述第六电阻的第二端、所述第四电容的第二端、所述第八电阻的第一端和所述运算放大器的第二输出端连接，所述第七电阻的第二端和所述第八电阻的第二端构成所述差分放大电路的差分信号输出端。

13、可选地，所述隔直电路包括第五电容和第六电容；

14、所述第五电容的第一端和所述第六电容的第一端构成所述隔直电路的差分信号输入端，所述第五电容的第二端和所述第六电容的第二端构成所述隔直电路的差分信号输出端。

15、可选地，所述偏置电路包括与每一对所述差分信号端分别连接的第一偏置子电路和第二偏置子电路；

16、所述第一偏置子电路，被配置为提供所述第一偏置电压；

17、所述第二偏置子电路，被配置为提供所述第二偏置电压。

18、可选地，所述第一偏置子电路和所述第二偏置子电路均包括数字模拟转换器。

19、可选地，所述第一偏置子电路和所述第二偏置子电路均包括pwm信号发生器、第九电阻、第十电阻、第七电容、第八电容和电压跟随器；

20、所述pwm信号发生器的信号端和所述第九电阻的第一端连接，所述第九电阻的第二端和所述第七电容的第一端和所述第十电阻的第一端连接，所述第十电阻的第二端、所述第八电容的第一端和所述电压跟随器的输入端连接，所述电压跟随器的输出端构成偏置子电路的电压输出端。

21、可选地，所述信号处理电路包括fpga处理器，所述fpga处理器包括多对差分信号引脚和tdc计时模块，所述fpga处理器的差分信号引脚构成所述信号处理电路的差分信号端；

22、所述fpga处理器，被配置为将接收到的每路所述差分回波信号转换为单路的计时信号，并将所述计时信号输出至内部的tdc计时模块进行信号处理，并确定距离信息。

23、可选地，所述激光接收电路还包括：

24、信号放大电路，所述信号放大电路串接于所述光电探测电路和所述差分放大电路之间，所述信号放大电路，被配置为对所述单路的回波信号进行放大，并将放大后的所述回波信号输出至所述差分放大电路。

25、本实用新型实施例的第二方面提出了一种激光雷达，包括激光发射电路和如上所述的激光接收电路。

26、本实用新型实施例与现有技术相比存在的有益效果是：上述的激光接收电路由激光探测电路、差分放大电路、隔直电路、信号处理电路和偏置电路组成，偏置电路提供不同大小的偏置电压，激光探测电路和差分放大电路转换得到的差分回波信号在超出偏置电路设定的预设幅值时，可输出至后端的信号处理电路进行时间数字转换，得到计时信号以及确定距离信息，通过采用偏置电路和差分放大电路，无需设置多个比较器结构，简化了激光接收电路和激光雷达的整体结构和降低了设计成本。

技术特征：

1.一种激光接收电路，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的激光接收电路，其特征在于，所述光电探测电路包括光电探测器、第一电阻、第二电阻、第一电容和第二电容；

3.如权利要求1所述的激光接收电路，其特征在于，所述差分放大电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第三电容、第四电容和运算放大器；

4.如权利要求3所述的激光接收电路，其特征在于，所述隔直电路包括第五电容和第六电容；

5.如权利要求1所述的激光接收电路，其特征在于，所述偏置电路包括与每一对所述差分信号端分别连接的第一偏置子电路和第二偏置子电路；

6.如权利要求5所述的激光接收电路，其特征在于，所述第一偏置子电路和所述第二偏置子电路均包括数字模拟转换器。

7.如权利要求5所述的激光接收电路，其特征在于，所述第一偏置子电路和所述第二偏置子电路均包括pwm信号发生器、第九电阻、第十电阻、第七电容、第八电容和电压跟随器；

8.如权利要求1所述的激光接收电路，其特征在于，所述信号处理电路包括fpga处理器，所述fpga处理器包括多对差分信号引脚和tdc计时模块，所述fpga处理器的差分信号引脚构成所述信号处理电路的差分信号端；

9.如权利要求1所述的激光接收电路，其特征在于，所述激光接收电路还包括：

10.一种激光雷达，其特征在于，包括激光发射电路和如权利要求1～9任一项所述的激光接收电路。

技术总结本技术提出一种激光接收电路和激光雷达，其中，激光接收电路由激光探测电路、差分放大电路、隔直电路、信号处理电路和偏置电路组成，偏置电路提供不同大小的偏置电压，激光探测电路和差分放大电路转换得到的差分回波信号在超出偏置电路设定的预设幅值时，可输出至后端的信号处理电路进行时间数字转换，得到计时信号以及确定距离信息，通过采用偏置电路和差分放大电路，无需设置多个比较器结构，简化了激光接收电路和激光雷达的整体结构和降低了设计成本。技术研发人员：胡狄,何火锋,杨宏波,谢理受保护的技术使用者：武汉万集光电技术有限公司技术研发日：20231219技术公布日：2024/9/19