【经验】采用高带宽运放SGM80581对数放大器,实现激光雷达电路对目标物体高分辨率及准确度识别
在激光雷达电路中,发射出去的激光信号经过障碍物的反射,将反射回波进行接收处理。在这个过程中,接收到激光信号的强度是与目标的距离、目标的尺寸和类型、空气质量以及其他因素密切相关的。如图1所示:
图1:激光雷达电路示意图
由于激光信号在传输和反射过程中受到不同程度的衰减,因此接收到的信号强度范围非常广泛,相对于原始脉冲有非常大的失真,其动态变化范围通常达到50dBm。
下面介绍一个实际应用案例,激光雷达需要对接收到的范围在10mV~1V的电压信号进行有效的识别,转化为数字信号,送进MCU进行处理。常规处理电路是先对接收到的信号进行比例放大,然后送入比较器与预设的参考电压进行比较,高于预设电压即输出高电平,认为该信号为有效。如图2所示:
图2:常规的激光雷达信号处理电路
该电路存在的问题是接收到的电压信号范围非常宽,为了保证弱信号(如10mV)被有效识别到,因此需要设置比较大的放大倍数以及较低的参考电压,这样会导致识别率不高,容易出现对目标物体的误判。在实际应用中,我们需要对接收到的信号(10mV~1V)进行处理,使弱信号的放大倍数高,强信号的放大倍数低,然后再送进比较器进行对比。如图3所示:
图3:对数放大电路
在图3中,我们采用了SGMICRO(圣邦微电子)推出的高带宽运算放大器SGM80581设计了一款高性能对数放大器,基于SGM80581的轨到轨输出功能,以及高达220MHz的单位增益带宽,可以驱动较大输出电流。其针对低至2.5V(±1.25V)和高达5.5V(±2.75V)的单或双电源工作进行了优化,输入共模范围可以超过电源电压范围。
基于上述优势,在该电路中采用运放SGM80581分别实现了电压跟随、电压抬升、对数放大以及比例放大功能,最终将10mV~1V的宽范围电压信号转化为3V~4.5V的对数信号,完成了激光雷达电路对目标物体识别的高分辨率以及准确度。
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