CN114114212B - 脉冲信号的放大电路、回波信号接收系统及激光雷达 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及脉冲信号的放大电路、回波信号接收系统及激光雷达，该放大电路包括光电转换模块、放大器模块、反馈模块以及电流补偿模块；放大器模块的正输入端接入偏置电压；光电转换模块通过电连接线连接至放大器模块的负输入端，反馈模块连接在电连接线与放大器模块的输出端之间，电流补偿模块连接至电连接线；光电转换模块将光脉冲信号转换为电流脉冲信号；放大器模块将电流脉冲信号转换为电压脉冲信号并放大；反馈模块控制电流脉冲信号向电压脉冲信号转换的增益；电流补偿模块在电流脉冲信号中的瞬时光电流超过放大器模块的饱和阈值时导通，利用输入的补偿电流进行电流补偿，以免负输入端的电压被拉低，避免脉宽展宽，进而限制脉宽，改善盲区。
Description
技术领域
本公开涉及电子电路设计技术领域，尤其涉及一种脉冲信号的放大电路、回波信号接收系统及激光雷达。
背景技术
激光雷达是一种主动式传感器，其利用特定波长的激光信号（例如测距光脉冲）对物体表面进行扫描来获取物体表面的相关特性信息。与普通微波雷达相比，激光雷达具有分辨率高、隐蔽性好、抗干扰能力强、体积小以及质量轻等优点。
目前，激光雷达大都采用脉冲激光器作为发射端的飞行时间法（TimeOfFlight，TOF）的测距方案；对应的，接收端基于接收到的回波脉冲计时，以实现测距。其中，在采用积分式光电探测器件作为接收端的光电转换器件的激光雷达中，由于回波脉冲的光脉冲信号较强时，电信号对应的波形的下降沿后移，波形展宽，从而影响脉冲计时，导致测量盲区。
发明内容
为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种脉冲信号的放大电路、回波信号接收系统及激光雷达。
第一方面，本公开提供了一种脉冲信号的放大电路，其特征在于，包括：光电转换模块、放大器模块、反馈模块以及电流补偿模块；
所述放大器模块包括负输入端、正输入端和输出端，所述正输入端接入偏置电压；
所述光电转换模块通过电连接线连接至所述放大器模块的负输入端；所述反馈模块的一端连接至电连接线，另一端连接至所述放大器模块的输出端；所述电流补偿模块连接至电连接线；
其中，所述光电转换模块设置为将光脉冲信号转换为电流脉冲信号；所述放大器模块设置为将电流脉冲信号转换为电压脉冲信号，并按照预设倍数放大；所述反馈模块设置为控制所述电流脉冲信号向所述电压脉冲信号转换的增益；所述电流补偿模块设置为在电流脉冲信号中的瞬时光电流超过所述放大器模块的饱和阈值时导通，利用输入的补偿电流与反馈模块的饱和电流共同构成负输入端的输入电流，以免负输入端的电压被拉低。
在一些实施例中，所述放大器模块包括跨阻放大器，所述反馈模块包括反馈电阻，所述电流补偿模块包括补偿电源、补偿二极管和补偿电容；
所述补偿二极管的正极连接至所述补偿电源，并通过所述补偿电容连接信号地；所述补偿二极管的负极连接至所述电连接线。
在一些实施例中，所述补偿二极管的导通压降满足：
其中，V D2 代表补偿二极管的导通压降，V clamp 代补偿电源的输出电压，V bia 代表正输入端的偏置电压。
在一些实施例中，所述补偿电容的容值在预设电容范围内。
在一些实施例中，所述跨阻放大器还包括电源端和接地端，所述电源端接入供电电压，所述接地端连接信号地；
其中，所述供电电压为所述偏置电压的2倍。
在一些实施例中，所述光电转换模块为单点光电探测器、线阵光电探测器或面阵光电探测器。
在一些实施例中，该放大电路还包括整形模块、模数转换模块和数据处理模块；
所述整形模块的输入端连接所述放大器模块的输出端，所述整形模块的输出端连接所述模数转换模块的输入端，所述模数转换模块的输出端连接所述数据处理模块；
所述整形模块设置为将放大后的电压脉冲信号转换为方波脉冲信号，所述模数转换模块设置为将所述方波脉冲信号转换为数字信号，所述数据处理模块设置为至少基于所述数字信号确定所述光波脉冲信号的接收时间。
在一些实施例中，所述整形模块包括比较器，所述模数转换模块包括模数转换器，所述数据处理模块包括计时器。
第二方面，本公开还提供了一种回波信号接收系统，包括第一方面提供的任一种放大电路。
第三方面，本公开还提供了一种激光雷达，包括第二方面提供的任一种回波信号接收系统。
本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本公开实施例提供的脉冲信号的放大电路、回波信号接收系统及激光雷达中，该脉冲信号的放大电路包括光电转换模块、放大器模块、反馈模块以及电流补偿模块；放大器模块包括负输入端、正输入端和输出端，正输入端接入偏置电压；光电转换模块通过电连接线连接至放大器模块的负输入端；反馈模块的一端连接至电连接线，另一端连接至放大器模块的输出端；电流补偿模块连接至电连接线；其中，光电转换模块设置为将光脉冲信号转换为电流脉冲信号；放大器模块设置为将电流脉冲信号转换为电压脉冲信号，并按照预设倍数放大；反馈模块设置为控制电流脉冲信号向电压脉冲信号转换的增益；电流补偿模块设置为在电流脉冲信号中的瞬时光电流超过放大器模块的饱和阈值时导通，利用输入的补偿电流与反馈模块的饱和电流共同构成负输入端的输入电流，以免负输入端的电压被拉低。由此，通过电流补偿模块进行负输入端的电流补偿，使得负输入端的电压不被拉低，从而避免由此导致的输出波形展宽，进而使得在光脉冲信号能量较强时依旧对应于光脉冲信号的结束时间生成对应的方波，从而使得方波信号脉宽限制在一个较小的最大脉宽范围之内，减小了比较器输出模块的输出信号的最大脉宽，利于提高计时精准性，减小激光雷达的测距盲区，进而提升激光雷达性能指标。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本公开实施例提供的一种激光雷达的工作原理示意图；
图2为相关技术中激光雷达接收端的电路系统架构图；
图3为相关技术中比较器输出波形示意图；
图4为相关技术中波形展宽示意图；
图5为相关技术中放大电路的结构示意图；
图6为本公开实施例提供的一种放大电路的结构示意图；
图7为本公开实施例提供的另一种放大电路的结构示意图；
图8为本公开实施例提供的又一种放大电路的结构示意图。
其中，相关技术中：01、光电探测器；02、跨阻放大器；03、比较器；L01、波形1；L02、波形2；L03、波形3；
本公开实施例中：10、脉冲信号的放大电路，简称为“放大电路”；100、电连接线；110、光电转换模块；120、放大器模块；121、负输入端；122、正输入端；123、输出端；130、反馈模块；140、电流补偿模块；150、整形模块；160、模数转换模块；170、数据处理模块；30、激光雷达。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
本公开实施例提供的脉冲信号的放大电路为具有脉宽限制功能的光电流放大电路，主要应用于脉冲式时间飞行法激光雷达的接收端中，通过电流补偿，实现对脉宽展宽的限制，从而将放大电路的输出信号的最大脉宽限制在一个较小的范围之内，进而解决相关技术中TOF激光雷达存在的近距离盲区较大的问题。
下面，通过与相关技术的对比，对本公开实施例提供的脉冲信号的放大电路、回波信号接收系统及激光雷达进行示例性说明。
示例性的，图1为本公开实施例提供的一种激光雷达的工作原理示意图。参照图1，该脉冲式TOF激光雷达30包括发射端和接收端；其中，发射端发出测距光脉冲，并同时作为START信号触发计时芯片，该时刻记录为t0；光脉冲经过被测目标的漫反射之后，回波脉冲（即光脉冲信号）被接收端探测接收，经过光电转换之后，作为STOP信号触发计时芯片，该时刻记录为t1；如此，便完成了一次测距（计时）。
其中，△t=t1-t0即为本次计时中，光脉冲的飞行时间，利用光速进行“时间-距离转换”即可获得最终的测距结果，即：l=△t×c/2。其中，c代表光在当前介质中的光速。
对于上述激光雷达中的接收端，至少需要一片符合激光雷达对于探测单元数需求的光电探测器，该光电探测器可为单点探测器、线阵探测器或面阵探测器，例如面阵的雪崩光电二极管（Avalanche Photo Diode，APD）探测器等，并设计对应的信号处理电路，以实现对脉冲信号的处理。
在一些实施例中，激光雷达中的回波信号接收系统除包括光电探测器之外，还可包括聚焦透镜或透镜组，以实现对回波脉冲的汇聚，进而提高信噪比，提高探测精准性。
在其他实施方式中，激光雷达中的回波信号系统还可包括本领域技术人员可知的其他光路元件或电路元件，在此不赘述也不限定。
本公开实施例提供的回波信号系统除应用于激光雷达中之外，还可应用于其他类型的雷达中，以实现对应的探测，在此不限定。
下面，通过与相关技术的对比，说明本公开实施例提供的放大电路的改进点及对应的有益效果。
示例性的，图2为相关技术中激光雷达接收端的电路系统架构图。参照图2，该放大电路由光电探测器01、跨阻放大器（Trans-Impedance Amplifier，TIA）02以及比较器03组成，比较器03输出的信号作为后级模数转换或计时电路的输入；因为本公开实施例的改进点与后级电路无关，因此，图2中采用一个负载电阻RL替代后级电路，而未展示其中的细节。
示例性的，光电探测器01以常见的需要施加反向偏置电压（如-200V~-300V），在被光信号触发后输出反向光电流的APD器件为例，该器件在外界对应波长的光脉冲触发之下，产生如波形1所示的脉冲电流，该脉冲电流的幅值约在μA量级；而后经过跨阻放大器02的电流-电压转换以及放大，该信号波形被转换为如波形2所示的脉冲电压，该脉冲电压的幅值约在V量级，波形2经过比较器03进行波形整形后，再次转换为如波形3所示的方波脉冲，该方波脉冲为幅值随比较器01的输出信号规格而定的电压信号，如3.3V或5V的晶体管-晶体管逻辑电平（Transistor TransistorLogic，TTL）的输出信号或350mV的低电压差分信号（Low-Voltage Differential Signaling，LVDS）的输出信号。
其中，波形3在理论上应为方波信号，即上升沿和下降沿的时间均无限小；而实际应用中，由于比较器03均存在一个固定的摆率参数，且应用于脉冲式激光雷达的光脉冲通常脉宽较小，例如脉宽在ns量级，这就导致比较器03实际输出的波形存在一定的上升沿和下降沿时间。
示例性的，图3为相关技术中比较器输出波形示意图。参照图3，在激光雷达中，波形3的上升沿与下降沿的时间通常在100ps量级，而中间持续时间通常在ns量级。
对于TOF激光雷达而言，每次测量所获取的距离信息就是由波形3所携带，具体的，波形3影响着STOP信号的计时精度。由此，准确地对波形3进行计时，同时尽可能避免前一次测量的波形3与后一次测量的波形3产生混叠，对于激光雷达的测量精度以及测距范围至关重要。具体的，如果前一次波形3持续时间过长，例如回波脉冲的能量过强导致其在时间轴上产生较长的持续时间（后文中结合图4进行示例性说明），以至于后一次测量的波形3整体或上升沿被其覆盖或影响，会导致后一次测量无法进行计时或无法进行准确计时，从而导致后一次测量精度下降，甚至会产生测量盲区，即后一次测量与前一次测量一定距离范围内时均无法进行计时，相当于这个距离范围内雷达无法获取任何物体的测量信息，由此产生测量盲区。
上述情况通常出现在激光雷达的出射面板存在一定的反射率（例如反射率在3%~5%范围内）的场景下，此时，出射面板将出射光的一部分直接反射回接收端，产生一个持续时间较长的无效回波，同时导致出射部分的测量光产生的有效回波被掩盖，进而产生近距离一定范围的测量盲区。
针对此，为减小测距盲区，需要激光雷达的接收端的放大电路能够提供上升沿稳定、脉冲持续时间尽可能短的波形3。
下面结合图3、图4和图5，对波形展宽的原因进行示例性说明。
首先，脉冲波形的持续时间通常采用“脉宽”（即脉冲宽度）进行表征，在数据分析中，常用半高宽代表脉宽。但在雷达系统（例如激光雷达）中，为了避免误触发，计时芯片对于脉冲的计时采用上升沿和下降沿分别设定阈值的方式。如图3所示，以上升沿达到一个较高的上升沿触发阈值，下降沿达到一个较低的下降沿触发阈值来限定脉宽，即可采用Tw表示比较器输出波形的脉宽。
对于积分式光电探测器件，即光能量与被转换成的电能量线性相关，光信号能量越强，输出的电信号幅值也越大的光电转换器件，例如APD、增益较低的PIN（PositiveIntrinsic-Negative）光电二极管等，其波形展宽示意图如图4所示。其中，L1代表波形1，L2代表波形2，L3代表波形3；基于三个波形之间的转换关系可知，随着接收到的光脉冲信号逐渐增大，跨阻放大器输出的波形2会逐渐进入饱和状态（即电压最大值达到其饱和输出电压，无法进一步提升），并随着光脉冲信号的进一步增大，下降沿逐渐后移，从而导致脉宽持续增大。由前述比较器的触发原理可知，其输出的波形3的脉宽也会随之增大，进而影响到脉冲计时，导致测量盲区。
由此，整个放大电路输出的信号，即波形3，其脉宽被展宽的根本原因是光电探测器接收到较强的光脉冲信号，经过跨阻放大器转换放大之后，输出的电压信号超过跨阻放大器的饱和电压范围，并引起了跨阻放大器输出波形（即波形2）的展宽。
具体的，图5为相关技术中放大电路的结构示意图。其中，NHV代表负高压，用于给APD等光电探测器提供反向偏置电压；D1代表光电探测器；C1代表以光电探测器的结电容为主的TIA输入电容；TIA代表互阻抗放大器（即跨阻放大器）；RF代表TIA所需的反馈电阻，用于控制电流-电压转换的增益；Vbia代表直流偏置电压；C2和RL代表交流耦合负载，用于模拟后级电路；I代表光电流，方向箭头代表电流流向；Vo代表TIA的输出信号，对应前述的波形2；VCC代表TIA单电源供电电压。
由图5的示意图可知，跨阻放大器的输出信号Vo表示为：
由上式可知，光电流I增大，输出信号Vo会同步增大，但受限于单电源供电电压VCC，输出信号Vo的最大值只能达到单电源供电电压VCC，因而光电流I存在一个饱和值，如下：
而当光电流I持续增大直到大于饱和值I0后，跨阻放大器的平衡状态被打破，深度负反馈失效，光电探测器D1上的光电流I还在持续增大，此时，反馈电阻RF的电流随之也需要增大，而输出信号Vo的电压已经无法进一步增大，从而会导致跨阻放大器的负输入端的电压被拉低，进而导致跨阻放大器的正输入端和负输入端之间产生压差。因而即使光脉冲信号的持续时间已经结束，输出信号Vo仍然会保持饱和一段时间，直到在负反馈回路，即反馈电阻RF的反馈调节下，反馈电流降为0，正输入端和负输入端的电压恢复相等位置。由此，导致了跨阻放大器的输出波形产生展宽，具体的展宽量，则由光电流的能量大小来决定，光电流的能量越大，展宽量越大。
为了解决上述脉冲式激光雷达由于脉宽展宽带来的测距盲区问题，本公开实施例提出了一种具有脉宽限制功能的光电流放大电路，即脉冲信号的放大电路，其相对于相关技术的改进点主要集中于对于跨阻放大器的输出信号的波形的控制上，通过电流补偿，可以在光脉冲信号能量较强时依旧将比较器模块输出的方波信号脉宽限制在一个较小的最大脉宽范围之内，从而减小了比较器输出模块的输出信号的最大脉宽，有利于提高计时精准性，减小激光雷达的测距盲区，进而提升激光雷达的测距范围等性能指标。
下面结合图6-图8，对本公开实施例提供的脉冲信号的放大电路进行示例性说明。
在一些实施例中，图6为本公开实施例提供的一种放大电路的结构示意图。参照图6，该脉冲信号的放大电路10，包括：光电转换模块110、放大器模块120、反馈模块130以及电流补偿模块140；放大器模块120包括负输入端121、正输入端122和输出端123，正输入端122接入偏置电压；光电转换模块110通过电连接线100连接至放大器模块120的负输入端121；反馈模块130的一端连接至电连接线100，另一端连接至放大器模块120的输出端；电流补偿模块140连接至电连接线100；其中，光电转换模块110设置为将光脉冲信号转换为电流脉冲信号；放大器模块120设置为将电流脉冲信号转换为电压脉冲信号，并按照预设倍数放大；反馈模块130设置为控制电流脉冲信号向电压脉冲信号转换的增益；电流补偿模块140设置为在电流脉冲信号中的瞬时光电流超过放大器模块120的饱和阈值时导通，利用输入的补偿电流与反馈模块130的饱和电流共同构成负输入端121的输入电流，以免负输入端121的电压被拉低。
其中，脉冲信号也可称为光脉冲信号，或者称为回波脉冲；脉冲信号的放大电路也可称为光电流放大电路，或者称为光脉冲放大电路，在此不限定。
其中，该放大电路10中，光电转换模块110能够将光脉冲信号转换为电流脉冲信号，即实现光电转换，并将电流脉冲信号传输至比较器模块120。继而，放大器模块120能够将电流脉冲信号转换为电压脉冲信号，并按照预设倍数放大，即实现电流-电压的增益放大，并输出至后级电路；其中，预设倍数由反馈模块130决定，可为满足增益放大需求的任意数值，在此不限定。
其中，反馈模块130能够控制电流脉冲信号向电压脉冲信号转换的增益，即决定预设倍数。
其中，电流补偿模块140能够在电流脉冲信号中的瞬时光电流超过放大器模块120的饱和阈值时导通，利用输入的补偿电流与反馈模块130的饱和电流共同构成负输入端121的输入电流，以免负输入端121的电压被拉低。
结合上文，若放大器模块120的负输入端121的电压被拉低，则会导致放大器模块120的正输入端122和负输入端121之间产生压差，进而导致即使光脉冲信号的持续时间已经结束，放大器模块120的输出端123的输出信号仍然会保持饱和一段时间，进而导致脉宽展宽。
由此，本公开实施例中，通过电流补偿模块140进行电流补偿，使得负输入端121的电压不被拉低，从而避免由此导致的输出波形展宽，进而使得在光脉冲信号能量较强时依旧对应于光脉冲信号的结束时间生成对应的方波，从而使得方波信号脉宽限制在一个较小的最大脉宽范围之内，减小了比较器输出模块的输出信号的最大脉宽，利于提高计时精准性，减小激光雷达的测距盲区，进而提升激光雷达的测距范围等性能指标。
在一些实施例中，图7为本公开实施例提供的另一种放大电路的结构示意图。在图6的基础上，参照图7，放大器模块120包括跨阻放大器TIA，反馈模块130包括反馈电阻RF，电流补偿模块140包括补偿电源Vclamp、补偿二极管D2和补偿电容C3；补偿二极管D2的正极连接至补偿电源Vclamp，并通过补偿电容C3连接信号地；补偿二极管D2的负极连接至电连接线100。
将图7与图5进行对比可知，本公开实施例提供的放大电路，可应用于对相关技术中的放大电路进行改进，以在限制脉宽的同时，提高该技术方案的适用性，降低改进成本。
具体的，在图5示出的放大电路的基础上增加电流补偿模块，即增加一个补偿电源Vclamp、一个补偿电容和一个补偿二极管D2；其中，补偿电容C3能够提供瞬时电流，同时起到旁路电容的作用。在该放大电路中，当光电流I超过饱和阈值I0，导致负输入端的电压被拉低时，补偿二极管D2开始导通，产生一个补偿电流I1，该补偿电流I1与反馈电阻RF上的饱和电流I0共同组成光电流I，从而避免跨阻放大器TIA的负输入端的电压被拉低，或其即使被拉低也能在短时间内恢复，从而避免由此导致的跨阻放大器TIA的输出波形展宽，进而实现脉宽限制。
在一些实施例中，补偿二极管的导通压降满足：
其中，V D2 代表补偿二极管的导通压降，V clamp 代补偿电源的输出电压，V bia 代表正输入端122的偏置电压。
其中，补偿二极管D2的电压能够使得补偿二极管D2在光电流I超过饱和阈值I0，即负输入端的电压被拉低的瞬间导通，即刻实现电流补偿，进而避免跨阻放大器TIA的负输入端的电压被持续拉低，避免由此导致的跨阻放大器TIA的输出波形展宽，进而实现脉宽限制。
在一些实施例中，当补偿二极管D2的导通压降为已知量时，还可基于上述计算公式得到补偿电源Vclamp的电压值。
在一些实施例中，补偿电容C3的容值在预设电容范围内。
其中，补偿电容D3的容值不能过大，以确保较快的放电速度，从而确证补偿电流I1的补偿速度较快；同时，补偿电容D3的容值不能过小，以确保能够存储足够的电荷量，从而提供足够的补偿电流I1。
示例性的，补偿电容C3的容值与光电转换模块110的光电流的大小强相关；当光电流为μA量级时，补偿电容C3的容值为10pF量级。
在其他实施方式中，随着放大电路中的其他功能模块或电路元件的器件参数变化，补偿电容C3的容值也会发生变化，满足上述需求即可，在此对其具体取值不作限定。
本公开实施例中，当光电流I的值达到饱和电流值或以上，补偿电流I1开始立刻进行电流补偿，保证反馈电阻RF所在通路的电流I0保持不变，进而跨阻放大器TIA的反向输入端（即负输入端）的电压保持不变；而当光电流I的值减小到饱和电流值以下时，I0瞬时跟随减小，因此，跨阻放大器TIA的输出端的输出信号的脉冲幅度会立刻随之下降，进而脉宽不会产生展宽，从而实现对跨阻放大器TIA的输出波形（即上文中的波形2）脉宽限制的作用，由此可实现对脉冲信号的放大电路的脉宽限制。
能够理解的是，波形2的脉宽最小不会小于光脉冲信号（对应于波形1）的脉宽。例如，光脉冲信号的实际脉宽为10ns时，波形2的脉宽最小只能为10ns，甚至优于其处于饱和态时的脉宽；其上升/下降沿相较理想高斯脉冲形态的光脉冲较陡，实际饱和波形的脉宽最小也会略大于10ns，如可达到11~12ns甚至更大，在此不限定。
在一些实施例中，继续参照图7，跨阻放大器还包括电源端和接地端，电源端接入供电电压VCC，接地端连接信号地；其中，供电电压VCC为偏置电压Vbia的2倍。
其中，对于单电源供电电压，通过将偏置电压设置为供电电压的一半，能够保证输出信号的上下摆幅最大，从而确保波形精准输出。
在其他实施方式中，当采用其他电源供电方式时，还可设置偏置电压与供电电压之间满足其他的倍数关系，可基于放大电路的需求设置，在此不限定。
在一些实施例中，光电转换模块110为单点光电探测器、线阵光电探测器或面阵光电探测器。
上文中，以需要施加反向偏置电压，且在被光脉冲信号触发后输出反向光电流的光电探测器为例，对光电转换模块进行了示例性说明。
在其他实施方式中，光电转换模块中的光电探测器，对于偏置电压的极性、幅值以及光电转换后电信号的极性均不做要求，仅需保证其转换后输出的信号为脉冲电流即可，在此不限定。
同时，基于发射端的探测光脉冲的类型，光电转换模块110可对应设置为单点、线阵或面阵结构，以实现接收对应的回波脉冲。
本公开实施例中，将光脉冲放大电路的输出信号最大脉宽限制在一个较小的最大脉宽范围之内，例如20ns、10ns、5ns、3ns或更小的脉宽范围，从而提高了计时精度，减小了雷达的测距盲区，提升了雷达的测距范围性能指标。
在其他实施方式中，还可以通过对补偿二极管D2和/或补偿电容C3的设置，进一步压缩脉宽，在此不限定。
在一些实施例中，图8为本公开实施例提供的又一种放大电路的结构示意图。在图6的基础上，参照图8，该放大电路10还可包括：整形模块150、模数转换模块160和数据处理模块170；整形模块150的输入端连接放大器模块120的输出端，整形模块150的输出端连接模数转换模块160的输入端，模数转换模块160的输出端连接数据处理模块170；整形模块150设置为将放大后的电压脉冲信号转换为方波脉冲信号，模数转换模块160设置为将方波脉冲信号转换为数字信号，数据处理模块170设置为至少基于数字信号确定光波脉冲信号的接收时间。
其中，放大器模块120将放大后的电压脉冲信号传输至整形模块150；对应的，整形模块150接收该放大后的电压脉冲信号，并能够将放大后的电压脉冲信号转换为方波脉冲信号；继而，模数转换模块160能够将方波脉冲信号转换为数字信号，数据处理模块170能够至少基于数字信号确定光波脉冲信号的接收时间，从而实现精准计时。
在一些实施例中，整形模块150包括比较器，模数转换模块160包括模数转换器，数据处理模块170包括计时器。
其中，比较器将放大后的电压脉冲信号进行波形整形，生成方波信号；模数转换器基于方波信号进行01转换，高电平信号对应1，低电平信号对应0，以生成数字信号；计时器基于数字信号进行计时。
在其他实施方式中，上述各功能模块还可包括本领域技术人员可知的其他电路元件，或者可替换为本领域技术人员可知的具有相同功能的电路模块，在此不限定。
在上述实施方式的基础上，本公开实施例还提供了一种回波信号接收系统，该回波信号接收系统包括上述实施方式中的任一种放大电路，具有对应的有益效果，在此不赘述。
在上述实施方式的基础上，本公开实施例还提供了一种激光雷达，该激光雷达包括上述实施方式中的任一种回波信号接收系统，能够利用脉宽限制的脉冲信号精准定位接收到回波信号的时间，从而提高探测准确性，改善探测盲区的问题。
在其他实施方式中，激光雷达还可包括脉冲信号发射系统，以及其他支撑部件、光学元件以及电学元件等本领域技术人员可知的结构部件，在此不赘述也不限定。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种脉冲信号的放大电路，其特征在于，包括：光电转换模块、放大器模块、反馈模块以及电流补偿模块；
所述放大器模块包括负输入端、正输入端和输出端，所述正输入端接入偏置电压；
所述光电转换模块通过电连接线连接至所述放大器模块的负输入端；所述反馈模块的一端连接至电连接线，另一端连接至所述放大器模块的输出端；所述电流补偿模块连接至电连接线；
其中，所述光电转换模块设置为将光脉冲信号转换为电流脉冲信号；所述放大器模块设置为将电流脉冲信号转换为电压脉冲信号，并按照预设倍数放大；所述反馈模块设置为控制所述电流脉冲信号向所述电压脉冲信号转换的增益；所述电流补偿模块设置为在电流脉冲信号中的瞬时光电流超过所述放大器模块的饱和阈值时导通，利用输入的补偿电流与反馈模块的饱和电流共同构成负输入端的输入电流，以免负输入端的电压被拉低。
2.根据权利要求1所述的放大电路，其特征在于，所述放大器模块包括跨阻放大器，所述反馈模块包括反馈电阻，所述电流补偿模块包括补偿电源、补偿二极管和补偿电容；
所述补偿二极管的正极连接至所述补偿电源，并通过所述补偿电容连接信号地；所述补偿二极管的负极连接至所述电连接线。
3.根据权利要求2所述的放大电路，其特征在于，所述补偿二极管的导通压降满足：
其中，V D2 代表补偿二极管的导通压降，V clamp 代补偿电源的输出电压，V bia 代表正输入端的偏置电压。
4.根据权利要求2所述的放大电路，其特征在于，所述补偿电容的容值在预设电容范围内。
5.根据权利要求2所述的放大电路，其特征在于，所述跨阻放大器还包括电源端和接地端，所述电源端接入供电电压，所述接地端连接信号地；
其中，所述供电电压为所述偏置电压的2倍。
6.根据权利要求1-5任一项所述的放大电路，其特征在于，所述光电转换模块为单点光电探测器、线阵光电探测器或面阵光电探测器。
7.根据权利要求1-5任一项所述的放大电路，其特征在于，还包括整形模块、模数转换模块和数据处理模块；
所述整形模块的输入端连接所述放大器模块的输出端，所述整形模块的输出端连接所述模数转换模块的输入端，所述模数转换模块的输出端连接所述数据处理模块；
所述整形模块设置为将放大后的电压脉冲信号转换为方波脉冲信号，所述模数转换模块设置为将所述方波脉冲信号转换为数字信号，所述数据处理模块设置为至少基于所述数字信号确定光脉冲信号的接收时间。
8.根据权利要求7所述的放大电路，其特征在于，所述整形模块包括比较器，所述模数转换模块包括模数转换器，所述数据处理模块包括计时器。
9.一种回波信号接收系统，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的放大电路。
10.一种激光雷达，其特征在于，包括权利要求9所述的回波信号接收系统。
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