CN103439700A - 一种脉冲激光测距高低阈值前沿鉴别电路及其鉴别方法 - Google Patents

一种脉冲激光测距高低阈值前沿鉴别电路及其鉴别方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种脉冲激光测距高低阈值前沿鉴别电路及其鉴别方法，该电路包括两个比较器AD8611、有源延迟线DS1100、第一触发器和第二触发器。该电路使用的比较器输出为TTL输出，传播延时为4ns，输出波形的上升时间约为3ns；同时使用两个高速D触发器来对比较器的输出进行整形和去抖，从而得到高质量的信号进行测时。同时还使用了有源延迟线DS1100，该延迟线封装小，精度高，能在保证精度和系统体积的情况下完成调整时序的任务。本发明对现有的前沿鉴别技术进行了改良，具有精度较高，电路简单的特点，是一种具有较高测距精度的电路。该电路适宜于脉冲激光的脉冲上升沿为几十纳秒的激光测距电路中。

Description

一种脉冲激光测距高低阈值前沿鉴别电路及其鉴别方法
技术领域
本发明属于脉冲激光测距技术领域，涉及一种鉴别电路，尤其是一种脉冲激光测距高低阈值前沿鉴别电路。
背景技术
为了消除激光回波脉冲信号幅度效应引起的时间游动和噪声引起的时间抖动，保证测距精度，现有的激光测距仪一般会采用不同的时刻鉴别技术。现在使用较多的时刻鉴别技术有两种，一种是前沿鉴别技术，另一种叫做恒比定时技术。这两种方法各有优缺点前沿鉴别技术电路简单，易于实现，然而精度不高；而恒比定时技术的精度较高，但是由于需要使用高精度的模拟延迟线，这会使得电路变得复杂，同时增大整套系统的体积。相比于恒比定时技术，前沿鉴别技术更易于实现，同时也更加适合于小型的激光测距仪中，但是由于其本身精度存在缺陷，所以有必要对其进行改进和创新。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种脉冲激光测距高低阈值前沿鉴别电路，该电路能够提高了前沿鉴别技术的精度、
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
这种脉冲激光测距高低阈值前沿鉴别电路，其特征在于，将通过探测器得到的电压脉冲信号通过导线分别连接到两个比较器AD8611的正向输入端，该两个比较器AD8611的负向输入端连接两个不同的电压：电压Va和电压Vb；其中电压Va大于电压Vb；以电压Vb为负输入的比较器AD8611在输出端用导线连接一个有源延迟线DS1100，作为鉴别输出；以电压Va为负输入的比较器AD8611的输出端直接作为预警输出；所述预警输出通过导线连接到第一触发器的CP1引脚，提供时钟信号，同时第一触发器的
Figure BDA00003608012300021
和D1引脚都通过导线连接高电平，第一触发器的引脚通过导线与第二触发器的Q2输出相连接；第二触发器2的CP2引脚与鉴别输出通过导线连接，第二触发器的
Figure BDA00003608012300023
引脚与第一触发器的Q1输出相连接，第二触发器的D2引脚则通过导线与第一触发器的
Figure BDA00003608012300024
输出相连接，同时第二触发器的
Figure BDA00003608012300025
引脚直接与高电平相连接；所述第二触发器的
Figure BDA00003608012300026
输出作为整个电路的输出。
进一步，上述高电平电压为5V。
进一步，上述第一触发器和第二触发器均为74AHCT74。
本发明还提出一种基于上述脉冲激光测距高低阈值前沿鉴别电路的鉴别方法，包括以下步骤：
1）当探测器得到的电压脉冲信号到来的时候，通过两个比较器AD8611会有两路相位不同的输出，再通过有源延迟线DS1100的调整之后，最后得到两路输出，一路为预警输出，一路为鉴别输出，同时预警输出的相位超前于鉴别输出；
2）当预警输出信号到达使第一触发器的输出Q1输出高电平，
Figure BDA00003608012300027
输出低电平，使得第二触发器的D2为低电平，
Figure BDA00003608012300028
为高电平；
3）鉴别输出信号到达使第二触发器的Q2输出低电平，
Figure BDA00003608012300031
输出高电平；这使得第一触发器的
Figure BDA00003608012300032
引脚置低，该第一触发器被置0，使Q1输出为低电平；
4）第二触发器的引脚与第一触发器的输出Q1相连，所以被置为低电平，这使得第二触发器被置1，于是
Figure BDA00003608012300034
由高电平变为低电平，形成一个窄脉宽信号；准确的包含了原始输入信号的时刻信息。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.相比于现有的前沿鉴别技术，由于本发明的前沿阈值可以设置的较低，所以精度有了很大的提高，同时加入了预警环节，最大程度上减少了误触发的可能。
2.相比现有的恒比定时技术，本发明无需使用体积较大的模拟延时线，从而能在保证精度的前提下，使得电路结构简单，系统体积较小。
附图说明
图1为本发明的电路连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，本发明的脉冲激光测距高低阈值前沿鉴别电路，该电路包括两个比较器AD8611、有源延迟线DS1100、第一触发器1和第二触发器2。首先将通过探测器得到的电压脉冲信号通过导线分别连接到两个比较器AD8611的正向输入端，该两个比较器AD8611的负向输入端连接两个不同的电压：电压Va和电压Vb；其中电压Va大于电压Vb；以电压Vb为负输入的比较器AD8611在输出端用导线连接一个有源延迟线DS1100，作为鉴别输出；以电压Va为负输入的比较器AD8611的输出端直接作为预警输出；所述预警输出通过导线连接到第一触发器1的CP1引脚，提供时钟信号，同时第一触发器1的
Figure BDA00003608012300041
和D1引脚都通过导线连接高电平，第一触发器1的引脚通过导线与第二触发器2的Q2输出相连接；第二触发器2的CP2引脚与鉴别输出通过导线连接，第二触发器2的
Figure BDA00003608012300043
引脚与第一触发器1的Q1输出相连接，第二触发器2的D2引脚则通过导线与第一触发器1的
Figure BDA00003608012300044
输出相连接，同时第二触发器2的
Figure BDA00003608012300045
引脚直接与高电平相连接；所述第二触发器2的
Figure BDA00003608012300046
输出作为整个电路的输出。其中，上述高电平电压为5V。上述第一触发器1和第二触发器2均为74AHCT74。
基于以上脉冲激光测距高低阈值前沿鉴别电路，本发明还提出一种该电路的鉴别方法，具体包括以下步骤：
1）当探测器得到的电压脉冲信号到来的时候，通过两个比较器AD8611会有两路相位不同的输出，再通过有源延迟线DS1100的调整之后，最后得到两路输出，一路为预警输出，一路为鉴别输出，同时预警输出的相位超前于鉴别输出；
2）当预警输出信号到达使第一触发器1的输出Q1输出高电平，
Figure BDA00003608012300047
输出低电平，使得第二触发器2的D2为低电平，
Figure BDA00003608012300048
为高电平；
3）鉴别输出信号到达使第二触发器2的Q2输出低电平，输出高电平；这使得第一触发器1的引脚置低，该第一触发器1被置0，使Q1输出为低电平；
4）第二触发器2的引脚与第一触发器1的输出Q1相连，所以被置为低电平，这使得第二触发器2被置1，于是由高电平变为低电平，形成一个窄脉宽信号；该脉冲信号上升时间为3ns左右，脉宽为两个d触发器的门延迟时间，约为10ns左右，准确的包含了原始输入信号的时刻信息。
综上所述，本发明在一定程度上提高了前沿鉴别技术的精度。对于前沿鉴别技术来说，阈值电压的大小在很大程度上会影响整套测距系统的精度。阈值电压越大，精度越低，阈值电压越小，精度越高。所以，为了提高测距精度，就需要将阈值电压设置的尽量小。然而，小的阈值电压容易使整套系统误报，故此需要设置一个大于阈值电压的预警电压，只有当信号大于此电压的时候，整套系统才能够输出。
本发明的电路使用的比较器为高速高精度比较器AD8611，其输出为TTL输出，传播延时为4ns，输出波形的上升时间约为3ns；同时使用两个高速D触发器74AHCT74来对比较器的输出进行整形和去抖，从而得到高质量的信号进行测时。同时为了调整时序，本电路还使用了一个有源延迟线DS1100，该延迟线封装小，精度高，能在保证精度和系统体积的情况下完成调整时序的任务。然而由于使用了延迟线，所以对于脉冲激光的光源质量提出了要求，一般要求激光脉冲的上升时间为几十ns。

Claims (4)

1.一种脉冲激光测距高低阈值前沿鉴别电路，其特征在于，将通过探测器得到的电压脉冲信号通过导线分别连接到两个比较器AD8611的正向输入端，该两个比较器AD8611的负向输入端连接两个不同的电压：电压Va和电压Vb；其中电压Va大于电压Vb；以电压Vb为负输入的比较器AD8611在输出端用导线连接一个有源延迟线DS1100，作为鉴别输出；以电压Va为负输入的比较器AD8611的输出端直接作为预警输出；所述预警输出通过导线连接到第一触发器（1）的CP1引脚，提供时钟信号，同时第一触发器（1）的
Figure FDA00003608012200011
和D1引脚都通过导线连接高电平，第一触发器（1）的引脚通过导线与第二触发器（2）的Q2输出相连接；第二触发器2的CP2引脚与鉴别输出通过导线连接，第二触发器（2）的
Figure FDA00003608012200013
引脚与第一触发器（1）的Q1输出相连接，第二触发器（2）的D2引脚则通过导线与第一触发器（1）的
Figure FDA00003608012200014
输出相连接，同时第二触发器（2）的
Figure FDA00003608012200015
引脚直接与高电平相连接；所述第二触发器（2）的
Figure FDA00003608012200016
输出作为整个电路的输出。
2.根据权利要求1所述的脉冲激光测距高低阈值前沿鉴别电路，其特征在于，所述高电平电压为5V。
3.根据权利要求1所述的脉冲激光测距高低阈值前沿鉴别电路，其特征在于，所述第一触发器（1）和第二触发器（2）均为74AHCT74。
4.一种基于权利要求1所述脉冲激光测距高低阈值前沿鉴别电路的鉴别方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）当探测器得到的电压脉冲信号到来的时候，通过两个比较器AD8611会有两路相位不同的输出，再通过有源延迟线DS1100的调整之后，最后得到两路输出，一路为预警输出，一路为鉴别输出，同时预警输出的相位超前于鉴别输出；
2）当预警输出信号到达使第一触发器（1）的输出Q1输出高电平，
Figure FDA00003608012200021
输出低电平，使得第二触发器（2）的D2为低电平，
Figure FDA00003608012200022
为高电平；
3）鉴别输出信号到达使第二触发器（2）的Q2输出低电平，
Figure FDA00003608012200023
输出高电平；这使得第一触发器（1）的
Figure FDA00003608012200024
引脚置低，该第一触发器（1）被置0，使Q1输出为低电平；
4）第二触发器（2）的
Figure FDA00003608012200025
引脚与第一触发器（1）的输出Q1相连，所以被置为低电平，这使得第二触发器（2）被置1，于是
Figure FDA00003608012200026
由高电平变为低电平，形成一个窄脉宽信号；准确的包含了原始输入信号的时刻信息。
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