【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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产品型号
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品类
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CH
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SHDN
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Vᴄᴄ(Min)(V)
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Vᴄᴄ (Max)(V)
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Vᴏs(mV)
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Iq/CH(μA、nA、mA)
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Iʙ(pA)
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GBP(MHz、kHz)
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SR(V/ms、V/μs)
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Eɴᴏɪsᴇ(nV/√Hz、μVᴘᴘ)
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Package
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SGM8545
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低功耗运算放大器
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1
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N
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2.1
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5.5
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3.5
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48μA
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0.5
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1.1MHz
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520V/ms
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27nV/√Hz
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SOT-23-5
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