激光小信號(hào)寬帶放大器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、與其他測距技術(shù)相比，激光測距具有抗干擾能力強(qiáng)、測距精度高、測量距離遠(yuǎn)和能全天候工作等諸多優(yōu)點(diǎn)，獲得了廣泛應(yīng)用。近年來，以激光測距技術(shù)為基礎(chǔ)的三維激光掃描儀，正在推動(dòng)移動(dòng)測量、三維實(shí)景地圖等領(lǐng)域的快速發(fā)展，在國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)中具有非常重要的意義。
　　作為三維激光掃描儀的核心部件之一的前端模擬電路，用于將激光小信號(hào)進(jìn)行放大，其性能直接影響距離測量的精度和測距量程。前端模擬電路需要攻克以下幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)難題:寬動(dòng)態(tài)范圍，模擬電路需具備

2、較寬的動(dòng)態(tài)范圍，以適應(yīng)不同距離、不同反射率目標(biāo)的測距需求;大放大倍數(shù)，對(duì)于遠(yuǎn)距離和低反射率的反射物，需要大的放大倍數(shù)對(duì)微弱脈沖信號(hào)進(jìn)行有效放大;寬帶寬，三維激光掃描儀采用的激光器單個(gè)脈沖的脈寬在ns級(jí)，能量分布的帶寬很寬;低噪聲，降低噪聲，提高信噪比，提高測距的精度。
　　本文針對(duì)上述技術(shù)難題開展研究，首先分析了激光脈沖回波信號(hào)的特點(diǎn)，結(jié)合測距量程的要求，得出了本文激光小信號(hào)寬帶放大器的設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo);然后針對(duì)寬動(dòng)態(tài)范圍的激光測距要

3、求，提出了多通道的設(shè)計(jì)方案;最后分模塊詳細(xì)闡述了激光小信號(hào)寬帶放大器的設(shè)計(jì)。
　　本文采用高響應(yīng)速度和高靈敏度的銦鎵砷APD作為前端光電探測器件，以跨阻放大器作為電路結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了寬帶寬、高靈敏度和低噪聲的光電轉(zhuǎn)換電路，放大倍數(shù)達(dá)69.5dB。為進(jìn)一步減小噪聲，采用過渡帶特性最好的橢圓濾波器，完成了9階120MHz帶寬的橢圓濾波器設(shè)計(jì);以高速電流反饋型差分運(yùn)算放大器作為放大器主要器件，采用多級(jí)級(jí)聯(lián)放大的方式，實(shí)現(xiàn)了28dB放大倍數(shù)的