基于AD500型APD的激光測距硬件電路的研究.pdf

1、雪崩光電二極管(Avalanche Photo Diode，APD)是一種具有內(nèi)部增益的光電探測器。由于其具有探測靈敏度高、帶寬高和低噪聲等特點，被廣泛運用于微弱光信號檢測、激光測距等領(lǐng)域中。APD在激光測距中通常被用作光電探測器，用以接收經(jīng)過漫反射后的微弱光信號。本文中所研究的相位式激光測距技術(shù)原理是使用調(diào)制信號對發(fā)射連續(xù)的光波進行光強調(diào)制，利用混頻技術(shù)和數(shù)字鑒相技術(shù)，測量調(diào)制光波往返于被測距離的相位差，間接得到待測距離。
　　

2、 本文以APD為研究對象，基于直接數(shù)字頻率合成技術(shù)(Direct Digital Frequency Synthesis，DDS)和差頻測相技術(shù)的原理，設計了相位式激光測距機系統(tǒng)中的激光發(fā)射、信號接收和精確計時等硬件電路。主要設計思路如下：
　　 (1)通過研究分析脈沖式和相位式激光測距的工作原理，論述了兩種方法各自的測距特性，設計了基于DDS技術(shù)和差頻測相技術(shù)的相位式激光測距的總體方案。
　　 (2)闡述了DDS的原

3、理，論述了對DDS芯片AD9834的程序控制方法，采用AD9834產(chǎn)生主振信號和本振信號，并設計了基于OPA657的高頻信號的激光調(diào)制電路和濾波電路；基于電荷泵升壓的原理，采用MAX5028設計APD偏置電壓發(fā)生電路；采用OPA657構(gòu)成APD信號前置放大電路和濾波電路，實現(xiàn)了APD微弱光電流的I/V轉(zhuǎn)換和低噪聲放大；采用AD603設計了自動增益控制電路，實現(xiàn)了回波信號的幅值穩(wěn)定。
　　 (3)對鑒相方法進行了研究，深入分析了數(shù)

4、字鑒相器的原理結(jié)構(gòu)，設計并調(diào)試了數(shù)字鑒相器中的混頻器電路、有源濾波器電路、整形電路和高精度計時電路；采用了AD831設計混頻器電路，實現(xiàn)高頻信號的下變頻；使用MAX274作為有源濾波器電路，濾除混頻輸出信號中的高頻噪聲；使用MAX913設計了整形電路，實現(xiàn)對信號進行整形；基于時差測量芯片TDC-GP2設計高精度計時電路。
　　 (4)論述了了光電探測系統(tǒng)的噪聲來源和測量誤差，提出減小噪聲和測量誤差的方法。
　　 隨著激光