DE112022003164T5

DE112022003164T5 - Lichtdetektionsschaltung und -verfahren, lidar, speichermedium und detektionssystem

Info

Publication number: DE112022003164T5
Application number: DE112022003164.6T
Authority: DE
Inventors: Zhengtao CHEN; Xuezhou Zhu; Shaoqing Xiang
Original assignee: Hesai Technology Co Ltd
Current assignee: Hesai Technology Co Ltd
Priority date: 2021-06-22
Filing date: 2022-02-21
Publication date: 2024-07-04
Also published as: JP2024528463A; US20240192336A1; KR20240021894A; MX2023015375A; EP4361671A1; WO2022267497A1

Abstract

Eine Lichtdetektionsschaltung für Lidar umfasst: eine Lichtdetektionseinheitanordnung (301), die eine Vielzahl von Lichtdetektionseinheiten (311) zum Empfangen eines optischen Signals, um ein entsprechendes elektrisches Signal zu erzeugen, umfasst; eine Schalteranordnung (302), die eine Vielzahl von ersten Schaltereinheiten (321) umfasst; wobei jede erste Schalteinheit (321) dementsprechend mit einer Lichtdetektionseinheit (311) gekoppelt ist; wobei jede erste Schalteinheit (321) konfiguriert ist, um den Arbeitszustand der gekoppelten Lichtdetektionseinheit (311) zu steuern, so dass ein Signalausgangsende der gekoppelten Lichtdetektionseinheit (311) das elektrische Signal ausgibt; eine Auswahleinheit zum Auswählen einer Lichtdetektionseinheit (311) in einem Arbeitszustand zum Ausgeben des elektrischen Signals. Durch Einstellen des Schaltzustands jeder ersten Schalteinheit (321) wird die Lichtdetektionseinheit (311), die arbeiten muss, ausgewählt, um den Betrieb zu aktivieren, und die Lichtdetektionseinheit (311), die nicht arbeiten muss, wird so eingestellt, dass sie nicht aktiviert werden kann, wodurch vermieden wird, dass der Messkanal des Lidars durch Übersprechen beeinflusst wird, das durch externes Interferenzlicht verursacht wird, somit die Detektionsgenauigkeit verbessert wird und unnötiger Energieverbrauch vermieden wird. Ferner sind ein Verfahren, ein Lidar, ein Speichermedium, und ein Detektionssystem offenbart. Darüber hinaus betrifft die Anmeldung ein Lichtdetektionsverfahren, ein Lidar, ein Speichermedium und ein Impulssignalspitzendetektionssystem.

Description

BEZUGNAHME AUF BETROFFENE ANMELDUNG
Die vorliegende Patentanmeldung beansprucht die Priorität der chinesischen Patentanmeldung mit der Bezeichnung „Lichtdetektionsschaltung, Lichtdetektionsverfahren, Lidar und Speichermedium“, die am 22. Juni 2021 unter der Anmeldenummer 202110693340.7 eingereicht wurde, und die Priorität der chinesischen Patentanmeldung mit der Bezeichnung „Pulssignal-Spitzendetektionssystem und Lidar“, die am 13. August 2021 unter der Anmeldenummer 202110931016.4 eingereicht wurde. Sämtlicher Inhalt der obigen Anmeldungen wird durch Bezugnahme hierin aufgenommen.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf das Gebiet der optischen Entfernungsmessung, insbesondere auf eine optische Detektionsschaltung und ein zugehöriges Verfahren, ein Lidar, ein Speichermedium und ein Detektionssystem.
STAND DER TECHNIK
Lidar ist ein Gerät, das eine externe Detektion realisiert, indem es einen Laser emittiert und ein Echosignal detektiert, das der Laser auf die Oberfläche des Hindernisses trifft und zurückgibt.
Mit der Verbesserung der Genauigkeit und Auflösung von Lidar sind Mehrfachdetektionskanäle zum Mainstream-Entwicklungstrend geworden. Zum Beispiel bezieht sich jedes Lidar der Linien 32, 64 und 128 auf einen Detektionskanal. Ein Detektionskanal besteht aus mindestens einem Laser in dem Lidar, der zusammen arbeitet, um einen Laser zu emittieren, und mindestens einem Lichtdetektor, der das Echosignal des Lasers detektiert.
Im Folgenden wird anhand eines Beispiels veranschaulicht, wie ein Lichtdetektor funktioniert.
Wie in 1A gezeigt, wird ein schematisches Strukturdiagramm eines Lichtdetektors gezeigt, der mit einem Spannungsverstärker in einem Beispiel verbunden ist.
1A zeigt beispielhaft, dass der Lichtdetektor 101 eine Silizium-Photomultiplier-Röhre (SiPM) sein kann. SiPM wird parallel durch mehrere Einzelphotonen-Lawinendioden (Single Photon Avalanche Diode, SPAD) und passende Löschwiderstände gebildet, bei denen es sich um Lawinendioden (Avalanche Photon Diode, APD) handelt, die im Geigermodus arbeiten. Wenn an beiden Enden des SiPM (A- und B-Enden in der Abbildung) eine umgekehrte Vorspannung höher als die Durchbruchspannung V_th des SPAD angelegt wird, befindet sich jeder SPAD im Geigermodus (GM) und kann optische Signale detektieren. Das Bild zeigt beispielhaft, dass das B-Ende mit einer Vorspannungsspannung V_bias verbunden ist, die A-Klemmenspannung auf V_A eingestellt ist, Vbias auf V_A-V_bias > V_th eingestellt ist und V_A-V_bias die umgekehrte Vorspannungsspannung ist, die SiPM arbeiten lässt.
Der in 1A dargestellte Spannungsverstärker wird durch einen ladungsempfindlichen Verstärker 102A (Charge Sensitive Amplifier, CSA) implementiert. Die CSA-Schaltung umfasst: einen Operationsverstärker; und einen Kondensator C_F, der zwischen dem negativen Eingang und dem Ausgang des Operationsverstärkers angeschlossen ist. Der negative Elektrodeneingang des Operationsverstärkers ist auch mit dem A-Ende des Lichtdetektors 101 gekoppelt, und der positive Elektrodeneingang des Operationsverstärkers ist mit dem Erdungsende gekoppelt. Das von dem Lichtdetektor 101 ausgegebene Stromsignal wird durch den Kondensator C_F geladen, um den Kondensator C_F zu laden und in einen Spannungssignalausgang umzuwandeln. Die Umwandlungsgeschwindigkeit von CSA ist relativ langsam; Siehe außerdem die Wellenform W1 des Stromsignals und den Unterschied zwischen der Wellenform D des konvertierten Spannungssignals, und es ist ersichtlich, dass CSA die Wellenform des Stromsignals in dem konvertierten Spannungssignal nicht wiederherstellen kann.
Wie in 1B gezeigt, wird ein schematisches Strukturdiagramm der Verbindung zwischen dem Lichtdetektor und dem Spannungsverstärker in einem anderen Beispiel gezeigt.
Verglichen mit der Ausführungsform von 1A unterscheidet sich die Ausführungsform von 1B hauptsächlich dadurch, dass der Spannungsverstärker durch den Trans-Impedance Amplifier 102B (TIA) implementiert wird. Der Trans-Block-Verstärker umfasst: Operationsverstärker; Und ein Widerstand HF, der zwischen dem negativen Eingang und dem Ausgang des Operationsverstärkers angeschlossen ist. Die TIA wandelt das von dem Lichtdetektor 101 ausgegebene Stromsignal durch den Widerstand R_F in ein Spannungssignal um, und die Beziehung zwischen dem Stromsignal und dem Spannungssignal ist eine lineare Beziehung zwischen U = I * R_F, so dass der Wellenformvergleich der Stromsignalwellenform W1 und der Spannungssignalwellenform W2 sichtbar ist und die Wellenform W2 die Impulsfrequenz- und Breiteninformation der Wellenform W1 beibehält.
Wenn die Genauigkeit und Auflösung des Lidars verbessert wird, verwendet das Lidar typischerweise eine Lichtdetektor-101-Anordnung, um eine optische Signaldetektion von mehreren Detektionskanälen unter Verwendung einer Linien- oder Oberflächenarray-Lichtdetektoranordnung zu realisieren, wobei jede Lichtdetektoranordnung eine Vielzahl von Lichtdetektoren umfasst. Unter diesen kann jeder Lichtdetektor 101 in der Anordnung von Lichtdetektoren 101 nach Bedarf verschiedenen Detektionskanälen zugeordnet werden, und mindestens ein Lichtdetektor 101, der zu demselben Detektionskanal gehört, wird zusammen aktiviert, um zu arbeiten. Da die Anzahl der Detektionskanäle immer größer wird (z. B. 32, 64, 128 usw.), ist es notwendig, Signalverarbeitungsschaltungen entsprechend jedem Detektionskanal einzustellen, um die Detektionsergebnisse der Detektionssignale jedes Detektionskanals parallel zu erhalten, was in praktischen technischen Anwendungen schwierig zu implementieren ist. Daher kann üblicherweise ein Multiplexer (MUX) verwendet werden, um das Detektionssignal des Lichtdetektors 101 eines bestimmten Detektionskanals auszuwählen, und eine Zeitteilungsverarbeitung wird durch eine gemeinsame Signalverarbeitungsschaltung durchgeführt, um das Detektionsergebnis des Kanals zu erhalten.
Wie in 2 gezeigt, wird ein Teilstrukturdiagramm einer Lichtdetektionsschaltung einer Lichtdetektoranordnung in einem Beispiel gezeigt.
In diesem Beispiel umfasst die Lichtdetektoranordnung 202 eine Vielzahl von Lichtdetektoren 221 (z. B. SiPM) und eine Widerstandsanordnung 201. Jeder Lichtdetektor 221 befindet sich jeweils in verschiedenen Zweigen parallel, wobei jeder Widerstand 211 in der Widerstandsanordnung 201 in Reihe mit einem Lichtdetektor 221 in einem Zweig angeordnet ist und jeder Zweig mit der Spannung V_DD verbunden ist, um eine umgekehrte Vorspannungsspannung zu bilden, die an die Anordnung 202 des Lichtdetektors 221 angelegt wird, um jeden der Lichtdetektoren 221 zu aktivieren. Der Ausgang des Lichtdetektors 221 in jedem Zweig ist jeweils mit einem Eingang des Multiplexers 203 gekoppelt.
Beispielhaft wird angenommen, dass es n Detektionskanäle gibt, die jeweils einem Lichtdetektor 221 entsprechen, um Echosignale des zugehörigen Detektionskanals zu detektieren und in elektrische Signale (in diesem Beispiel Spannungssignale) umzuwandeln. Darüber hinaus kann der Ausgang des Lichtdetektors 221 verschiedener Detektionskanäle durch das Auswahlsignal von A1 - An getrennt mit dem Ausgang des Multiplexers 203 verbunden werden, um das elektrische Signal des ausgewählten Detektionskanals auszugeben und durch den Spannungsverstärker 204 in die Spannung Vo umzuwandeln. Der Spannungsverstärker 204 kann beispielsweise durch CSA in dem Beispiel von 1A oder TIA in dem Beispiel von 1B implementiert werden. Die Spannung Vo kann zur Verarbeitung in die Rückstufenschaltung eingegeben werden, um ein Detektionsergebnis des ausgewählten Detektionskanals zu erhalten.
Es gibt jedoch viele Probleme mit der Lichtdetektionsschaltung in 2.
Um die Darstellung klarer zu machen, wird im Folgenden der Erfassungskanal der ausgewählten Arbeit als „Messkanal“ definiert, und der Erfassungskanal, der nicht ausgewählt wurde, wird als „Nicht-Messkanal“ definiert. Wie in 2 gezeigt, befindet sich jeder Lichtdetektor 221 immer in einem Arbeitszustand, und obwohl der Multiplexer 203 die elektrische Signalausgabe des Messkanals ausgewählt hat, detektiert der Lichtdetektor 221, der zu dem Nicht-Messkanal gehört, immer noch das optische Signal und wandelt es in ein elektrisches Signal um, um es an den Eingang des Multiplexers 203 zu übertragen. Auf der einen Seite ist der Lichtdetektor 221 des Nicht-Messkanals immer in einem Arbeitszustand, was offensichtlich zu einer unnötigen großen Menge an Stromverbrauch führt, Da andererseits der Multiplexer 203 unvermeidlich eine parasitäre Kapazität aufweist, ist das elektrische Signal, das von dem Lichtdetektor 221 des Nicht-Messkanals ausgegeben wird, ein Interferenzsignal, das durch die parasitäre Kapazität des Multiplexers 203 ein Übersprechen des elektrischen Signals in dem Messkanal erzeugt (siehe die Interferenzsignalwellenform W₃ in 2), was dazu führt, dass das elektrische Signal des Echosignals in dem Messkanal (siehe die Echosignalwellenform W4 in Fig.) nach dem Multiplexer 203 einen Grat erzeugt (z. B. W₅₁ in der Wellenform W₅ des Ausgangssignals), eine Impulsverbreiterung usw. Insbesondere wenn der Lichtdetektor 221 für SiPM implementiert ist, ist die Detektionsfähigkeit von schwachem Licht aufgrund der hohen SiPM-Verstärkung stark, was die erzeugte Interferenz offensichtlicher macht. Auf der anderen Seite ist die V_DD für einen Lichtdetektor 221 eingestellt, der einer festen Betriebsspannung entspricht und nicht an einen Lichtdetektor 221 mit unterschiedlichen Betriebsspannungen angepasst werden kann.
Aus 2 ist ersichtlich, dass bei der Detektion nur eine begrenzte Anzahl von Kanälen im Detektionszustand mitaktiviert sind, während sich die Lichtdetektoren der übrigen Nicht-Messkanäle im Wartezustand befinden. Der Lichtdetektor im Wartezustand kann immer noch optische Signale detektieren, und externe Interferenz (z. B. externes Umgebungslicht) wird durch den Lichtdetektor im Wartezustand detektiert, wodurch eine Interferenz des Messkanals im normalen Detektionszustand gebildet wird, wodurch das Detektionsergebnis beeinflusst wird. Darüber hinaus erzeugen die einzelnen Lichtdetektoren, die auf den Zustand warten, auch eine große Menge an unnötiger Verschwendung von Stromverbrauch.
Zusätzlich ist in Anwendungen wie Lidarempfängern das empfangene Signal der Lichtdetektionsschaltung typischerweise ein Impulssignal mit einer sehr schmalen Impulsbreite (typischer Wert etwa 2-6 ns), und das Tastverhältnis des Signals ist sehr niedrig, das heißt, die meiste Zeit kommt kein Signal an. Um eine höhere Entfernungsgenauigkeit und andere Leistungen zu erreichen, ist es notwendig, die Spitzeninformation des Impulssignals zu erhalten. Im Allgemeinen wird ein Hochgeschwindigkeits-ADC (Analog-to-Digital Converter, Analog-Digital-Wandler) verwendet, um eine vollständige Wellenformabtastung an dem von der Lichtdetektionsschaltung detektierten Impulssignal durchzuführen, und die typische Abtastrate des Hochgeschwindigkeits-ADC beträgt nicht weniger als 1 GHz. Unter der Annahme, dass die ADC-Abtastrate 1 GHz beträgt, d.h. 1 ns entspricht, um Daten zu sammeln. Wie in 3 gezeigt, können für Impulse mit einer Impulsbreite von 5 ns 5 Daten gesammelt werden, während für Impulse mit einer Impulsbreite von 2 ns nur 2 Daten gesammelt werden können, was schwierig ist, eine effektive Wellenform zu bilden.
Da Hochgeschwindigkeits-ADC teuer ist, der Stromverbrauch groß ist und das Tastverhältnis des entsprechenden Echoimpulssignals sehr niedrig ist, gibt es nur eine kleine Anzahl von nützlichen Signalen in dem von dem Hochgeschwindigkeits-ADC ausgegebenen Signal, was zu mehr Verschwendung von Ressourcen und Stromverbrauch führt und die Anwendung des Systems begrenzt. Zu diesem Zweck wird im Stand der Technik ein Schema zum Abtasten von Impulssignalen unter Verwendung einer Spitzenhalteschaltung und eines ADC mit mittlerer und niedriger Geschwindigkeit vorgeschlagen.
Es wird auf 4 hingewiesen, die ein Schaltungsschema zum Abtasten von Echoimpulssignalen unter Verwendung einer Spitzenhalteschaltung und eines ADC mit mittlerer und niedriger Geschwindigkeit im Stand der Technik zeigt. Der Detektor (d. h. die obige Lichtdetektionsschaltung) detektiert das Impulssignal, verstärkt das Impulssignal durch einen Verstärker (Amplifier, AMP), wobei der Detektor SiPM (Silicon Photomultiplier, Silizium-Photomultiplier) sein kann, der Verstärker TIA (Trans-Impedance Amplifier, Transimpedanzverstärker) sein kann, das verstärkte Impulssignal seine Spitzenspannung über die Spitzenhalteschaltung beibehält und die Spitzendaten des Impulses über den ADC abtastet, wie in 5 gezeigt, und der ADC die abgetasteten Daten in das FPGA (Field-Programmable Gate Array, feldprogrammierbares Gate-Array) eingibt, das die abgetasteten Daten verarbeitet. Obwohl dieses Abtastverfahren einige Anwendungsanforderungen erfüllen kann, kann, wenn mehrere Echopulssignale nahe beieinander liegen, die Spitzenabtastung von zwei Echopulssignalen nicht direkt unter Verwendung von ADCs mit mittlerer und niedriger Geschwindigkeit (z. B. einer Abtastrate von 1 MHz) durchgeführt werden, was zu einer verringerten Abtastgenauigkeit führt.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Angesichts der Unzulänglichkeiten des oben beschriebenen Standes der Technik stellt die vorliegende Anmeldung eine Lichtdetektionsschaltung und ein zugehöriges Verfahren, ein Lidar, ein Speichermedium und ein Detektionssystem bereit, die verhindern können, dass der Messkanal des Lidars durch Übersprechen beeinflusst wird, das durch externes Interferenzlicht verursacht wird, die Detektionsgenauigkeit verbessert wird und unnötiger Energieverbrauch vermieden wird.
Um die obigen Ziele und andere damit zusammenhängende Ziele zu erreichen, stellt der erste Aspekt der vorliegenden Anmeldung eine Lichtdetektionsschaltung für Lidar bereit. Es umfasst: eine Lichtdetektionseinheitanordnung, die eine Vielzahl von Lichtdetektionseinheiten zum Empfangen eines optischen Signals, um ein entsprechendes elektrisches Signal zu erzeugen, umfasst; eine Schalteranordnung, die eine Vielzahl von ersten Schaltereinheiten umfasst; wobei jede erste Schalteinheit dementsprechend mit einer Lichtdetektionseinheit gekoppelt ist; wobei jede erste Schalteinheit konfiguriert ist, um den Arbeitszustand der gekoppelten Lichtdetektionseinheit zu steuern, so dass ein Signalausgangsende der gekoppelten Lichtdetektionseinheit das elektrische Signal ausgibt; eine Auswahleinheit zum Auswählen einer Lichtdetektionseinheit in einem Arbeitszustand zum Ausgeben des elektrischen Signals.
In einigen Ausführungsformen des ersten Aspekts umfasst die Lichtdetektionsschaltung: ein erstes Stromversorgungsende, das mit einer Stromversorgung gekoppelt ist; wobei die erste Schalteinheit Folgendes umfasst: ein erstes Schaltelement, das an einem Ende mit dem ersten Stromversorgungsende gekoppelt und am anderen Ende mit einem Ende einer Lichtdetektionseinheit gekoppelt ist; wobei das mit dem ersten Schaltelement gekoppelte Ende der Lichtdetektionseinheit das Signalausgangsende ist; wobei der Schaltzustand des ersten Schaltelements dem Ein- und Ausschalten des Weges zwischen dem ersten Stromversorgungsende und dem Signalausgangsende entspricht.
In einigen Ausführungsformen des ersten Aspekts umfasst jede der ersten Schalteinheiten ferner Folgendes: ein zweites Schaltelement, das an einem Ende mit dem Ende gekoppelt ist, an dem die Lichtdetektionseinheit mit dem ersten Schaltelement gekoppelt ist, und am anderen Ende mit einem Erdungsende gekoppelt ist; wobei der Schaltzustand des zweiten Schaltelements dem Ein- und Ausschalten des Weges zwischen dem Signalausgangsende und dem Erdungsende entspricht.
In einigen Ausführungsformen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass die Schaltzustände des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements entgegengesetzt eingestellt sind.
In einigen Ausführungsformen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass die Lichtdetektionsschaltung Folgendes umfasst: eine Stromversorgungseinstelleinheit, deren Ausgangsende mit dem ersten Stromversorgungsende verbunden ist, um eine variable Stromversorgung bereitzustellen.
In einigen Ausführungsformen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass die Stromversorgung angepasst wird, um eine Vielzahl von Spannungswerten auszugeben; wobei die Vielzahl von Spannungswerten jeweils auf Lichtdetektionseinheiten mit unterschiedlichen Betriebsspannungen abgestimmt ist.
In einigen Ausführungsformen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass die Lichtdetektionsschaltung Folgendes umfasst: eine Pegelverschiebungseinheit, deren Eingangsende mit dem Ausgangsende der Auswahleinheit gekoppelt ist und die konfiguriert ist, um eine von der Auswahleinheit ausgegebene Spannung in einen voreingestellten Spannungsbereich umzuwandeln.
In einigen Ausführungsformen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass die Pegelverschiebungseinheit Folgendes umfasst: mindestens eine zweite Schalteinheit, eine erste Impedanzeinheit und eine Stromquelle; wobei jede der zweiten Schalteinheiten Folgendes umfasst: ein erstes Ende, das mit dem ersten Stromversorgungsende gekoppelt ist, ein zweites Ende, das mit einem Ende der ersten Impedanzeinheit gekoppelt ist, und ein Steuerende, das mit einem Ausgangsende der Auswahleinheit gekoppelt ist; wobei das Steuerende konfiguriert ist, um das Ein- und Ausschalten des ersten Endes und des zweiten Endes zu steuern; wobei das andere Ende der ersten Impedanzeinheit mit einem Ende der Stromquelle gekoppelt, und das andere Ende der Stromquelle mit dem Erdungsende gekoppelt ist.
In einigen Ausführungsformen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass die Stromquelle Folgendes umfasst: einen ersten Stromspiegel, der Folgendes umfasst: einen ersten Zweig und einen zweiten Zweig, die jeweils von mindestens einem Paar von Transistoren mit gleichem Gate abgeleitet werden, wobei das Gate mit dem Steuerende der Stromquelle gekoppelt ist; wobei eine zweite Impedanzeinheit in Reihe in dem ersten Zweig geschaltet ist; wobei ein Ende des ersten Zweiges und des zweiten Zweiges mit dem zweiten Stromversorgungsende gekoppelt und das andere Ende des ersten Zweiges durch die zweite Impedanzeinheit geerdet ist; wobei die Spannungen, die in das zweite Stromversorgungsende und das erste Stromversorgungsende eingespeist werden, unterschiedlich sind; einen zweiten Stromspiegel, der Folgendes umfasst: einen dritten Zweig und einen vierten Zweig, die jeweils von mindestens einem Paar von Transistoren mit gemeinsamem Gate abgeleitet werden; wobei ein Ende des dritten Zweiges in Reihe mit einem anderen Ende des zweiten Zweiges gekoppelt, und das andere Ende des dritten Zweiges mit dem Erdungsende gekoppelt ist; wobei ein Ende des vierten Zweiges mit einem Ende der ersten Impedanzeinheit gekoppelt, und das andere Ende des vierten Zweiges geerdet ist, so dass ein Strom, der durch die erste Impedanzeinheit und die zweite Impedanzeinheit fließt, einen einstellbaren Proportionalwert aufweist.
In einigen Ausführungsformen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass der vierte Zweig N parallel geschaltete Teilzweige umfasst, wobei N ≥ 2, wobei ein Transistor in Reihe in jedem der Teilzweige geschaltet ist, wobei der Transistor in jedem Teilzweig ausgewählt werden kann, um mit einem Transistor in dem dritten Zweig verbunden oder getrennt zu werden, um einen proportionalen Wert zwischen den Strömen einzustellen, die durch die erste Impedanzeinheit und die zweite Impedanzeinheit fließen.
In einigen Ausfuhrungsformen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass die Stromquelle Folgendes umfasst: einen ersten Stromspiegel, der Folgendes umfasst: mindestens ein erstes PMOS und mindestens ein zweites PMOS mit dem gleichen Gate und der gleichen Source, wobei das Gate mit dem Steuerende der Stromquelle gekoppelt ist und die Source mit dem zweiten Stromversorgungsende verbunden ist; wobei der Drain des ersten PMOS über die zweite Impedanzeinheit mit dem Erdungsende gekoppelt ist; wobei in das zweite Stromversorgungsende und das erste Stromversorgungsende unterschiedliche Spannungen eingespeist werden; einen zweiten Stromspiegel, der Folgendes umfass: ein erstes NMOS, dessen Gate und Drain mit dem Drain des zweiten PMOS gekoppelt sind und dessen Source mit dem Erdungsende gekoppelt ist; wobei mindestens ein zweites NMOS mit dem ersten NMOS über das gleiche Gate verbunden und sein Drain mit einem Ende der ersten Impedanzeinheit gekoppelt ist und seine Source mit dem Erdungsende gekoppelt ist.
In einigen Ausführungsformen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass das zweite NMOS in einer Anzahl von N bereitgestellt wird, wobei N ≥ 2; wobei die Drains der einzelnen zweiten MOS miteinander gekoppelt und mit einem Ende der ersten Impedanzeinheit gekoppelt sind und die Sources mit dem Erdungsende gekoppelt sind; wobei das Gate jedes zweiten NMOS über ein drittes Schaltelement mit dem Gate des ersten NMOS gekoppelt und über ein viertes Schaltelement mit dem Erdungsende gekoppelt ist.
In einigen Ausführungsformen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass die Stromquelle ferner Folgendes umfasst: einen Operationsverstärker, der Folgendes umfasst: ein negatives Eingangsende, in das eine Referenzspannung eingespeist wird; ein positives Eingangsende, das mit einem Ende der zweiten Impedanzeinheit gekoppelt ist, um die Referenzspannung anzulegen; ein Ausgangsende zum Steuern der Stromquelle.
In einigen Ausführungsformen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass die zweite Schalteinheit ein drittes NMOS umfasst; wobei das Steuerende, das erste Ende und das zweite Ende der zweiten Schalteinheit jeweils durch das Gate, den Drain und die Source des dritten NMOS abgeleitet werden.
In einigen Ausführungsformen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass die erste Impedanzeinheit eines der folgenden Bauteile umfasst: variabler Widerstand oder mehrere in Reihe geschaltete Transistoren.
In einigen Ausführungsfortmen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass mehrere zweite Schalteinheiten parallel geschaltet sind.
In einigen Ausführungsformen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass die Lichtdetektionsschaltung Folgendes umfasst: eine Integraloperationseinheit, die mit einem Ausgangsende der Pegelverschiebungseinheit gekoppelt ist, um eine Integraloperation gemäß dem empfangenen elektrischen Signal durchzuführen, um ein Operationsergebnis zu erhalten; eine Analog-Digital-Umwandlungseinheit, die mit einem Ausgangsende der Integraloperationseinheit gekoppelt ist, um eine Analog-Digital-Umwandlung gemäß dem Operationsergebnis durchzuführen.
In einigen Ausführungsformen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass die erste Schalteinheit ferner Folgendes umfasst: eine variable Impedanzeinheit, die zwischen dem ersten Schaltelement und der Lichtdetektionseinheit in Reihe geschaltet ist.
In einigen Ausführungsformen des ersten Aspekts ist vorgesehen, dass die Lichtdetektionsschaltung ferner Folgendes umfasst: ein erstes Stromversorgungsende, das mit der Stromversorgung gekoppelt ist; wobei die erste Schalteinheit ferner Folgendes umfasst: eine Transimpedanz-Verstärkungseinheit, die ein erstes Eingangsende, ein zweites Eingangsende und ein Ausgangsende umfasst; wobei das erste Eingangsende der Transimpedanz-Verstärkungseinheit mit dem ersten Schaltelement gekoppelt ist, um an das erste Stromversorgungsende angeschlossen zu werden, und mit dem zweiten Schaltelement gekoppelt ist, um an das Erdungsende angeschlossen zu werden; wobei das zweite Eingangsende der Transimpedanz-Verstärkungseinheit mit einem Ende der Lichtdetektionseinheit gekoppelt und über eine dritte Impedanzeinheit mit dem Ausgangsende der Transimpedanz-Verstärkungseinheit gekoppelt ist; wobei das Ausgangsende der Transimpedanz-Verstärkungseinheit mit dem Signalausgangsende gekoppelt ist.
Um die obigen Ziele und andere verwandte Ziele zu erreichen, stellt der zweite Aspekt der vorliegenden Anmeldung ein Lichtdetektionsverfahren bereit, das auf eine der Lichtdetektionsschaltungen des ersten Aspekts angewendet wird, wobei das Lichtdetektionsverfahren Folgendes umfasst: Übertragen eines Schaltsignals an die Schalteranordnung, um den Schaltzustand einiger der ersten Schaltereinheiten einzustellen, um die Lichtdetektionseinheit zum Starten anzutreiben, die mit einigen der ersten Schaltereinheiten gekoppelt ist, um das optische Signal zu erfassen; und Einstellen des Schaltzustands der verbleibenden ersten Schalteinheiten, so dass die Lichtdetektionseinheit, die mit den verbleibenden ersten Schalteinheiten gekoppelt ist, ausgeschaltet wird.
In einigen Ausführungsformen des zweiten Aspekts ist vorgesehen, dass das Anlegen eines Schaltsignals an einige der ersten Schalteinheiten in der Schalteranordnung, um die gekoppelte Lichtdetektionseinheit zum Starten anzutreiben, Folgendes umfasst: Anlegen eines Schaltsignals an jede der ersten Schalteinheiten in der Teilschalteranordnung nacheinander, um einzelne Lichtdetektionseinheit dementsprechend zum Starten anzutreiben.
Um die obigen Ziele und andere verwandte Ziele zu erreichen, stellt der dritte Aspekt der vorliegenden Anmeldung ein Lidar bereit. Es umfasst: ein Lichtemissionsmodul, das eine Lichtemissionseinheitanordnung umfasst und konfiguriert ist, um ein Sendesignal auszugeben; ein Lichtdetektionsmodul, das eine Lichtdetektionsschaltung nach der ersten Aspekt umfasst; wobei die Lichtdetektionseinheitanordnung konfiguriert ist, um ein Echosignal zu empfangen, das durch Reflexion des Sendesignals nach dessen Stoßen auf ein Hindernis erzeugt wird; ein Steuermodul, das mit dem Lichtemissionsmodul und dem Lichtdetektionsmodul gekoppelt ist und konfiguriert ist, um ein Schaltsignal an die Schalteranordnung zu übertragen, um einen Schaltzustand einiger der ersten Schalteinheiten einzustellen und somit die Lichtdetektionseinheit, die mit einigen der ersten Schalteinheiten gekoppelt ist, zum Starten und zum Erfassen des optischen Signals anzutreiben; und ferner um den Schaltzustand der verbleibenden ersten Schalteinheiten so einzustellen, dass die Lichtdetektionseinheit, die mit den verbleibenden ersten Schalteinheiten gekoppelt ist, ausgeschaltet wird.
Um die obigen Ziele und andere verwandte Ziele zu erreichen, stellt der vierte Aspekt der vorliegenden Anmeldung ein computerlesbares Speichermedium bereit, auf dem ein Programmbefehl gespeichert ist, der bei dessen Ausführen ein Lichtdetektionsverfahren nach einem der Ausgestaltungen des zweiten Aspekts durchführt.
Um die obigen Ziele und andere verwandte Ziele zu erreichen, stellt der fünfte Aspekt der vorliegenden Anmeldung ein Impulssignalspitzendetektionssystem bereit. Es umfasst: eine Spitzendetektionsschaltung zum Empfangen eines zu erfassenden Impulssignals, zum Erfassen eines Spitzensignals des Impulssignals und zum Ausgeben an eine Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung; eine Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung zum Abtasten und Speichern jedes Spitzensignals des zu erfassenden Impulssignals; eine Analog-Digital-Umwandlungsschaltung zum Abtasten jedes Spitzensignals, das in der Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung gespeichert ist, und zum Ausgeben von Abtastdaten, die dem zu erfassenden Impulssignal entsprechen. Die Abtastgenauigkeit des Impulsabtastsystems, das auf einem Analog-Digital-Wandler mit niedriger und mittlerer Geschwindigkeit basiert, und die Anpassungsfähigkeit des Systems werden verbessert.
In einigen Beispielen des fünften Aspekts ist vorgesehen, dass die Anzahl der Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltungen basierend auf der Impulsfrequenz des zu erfassenden Impulssignals und der Umwandlungsfrequenz des Analog-Digital-Wandlers eingestellt ist.
In einigen Beispielen des fünften Aspekts ist vorgesehen, dass das System ferner Folgendes umfasst: einen ersten Komparator und einen Taktgenerator;
wobei zwei Eingangsenden des ersten Komparators jeweils das zu erfassende Impulssignal und ein Ausgangssignal der Spitzendetektionsschaltung eingeben, um das zu erfassende Impulssignal in ein digitales Impulssignal umzuwandeln und dieses an einen Taktgenerator auszugeben;
wobei der Taktgenerator ein erstes Steuersignal basierend auf einem digitalen Impulssignal, das von dem ersten Komparator ausgegeben wird, erzeugt; wobei das erste Steuersignal konfiguriert ist, um einen Abtastzeitpunkt der Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung zu steuern.
In einigen Beispielen des fünften Aspekts ist vorgesehen, dass, wenn das zu erfassende Impulssignal ein Rückwärtsimpulssignal ist, das zu erfassende Impulssignal größer als das Ausgangssignal der Spitzendetektionsschaltung ist, der Taktgenerator ein erstes Steuersignal ausgibt; wobei das erste Steuersignal konfiguriert ist, um die Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung zu steuern und somit jedes Spitzensignal in dem zu erfassenden Impulssignal abzutasten und zu speichern.
In einigen Beispielen des fünften Aspekts ist vorgesehen, dass, wenn das zu erfassende Impulssignal ein Vorwärtsimpulssignal ist, das zu erfassende Impulssignal kleiner als ein Ausgangssignal der Spitzendetektionsschaltung ist, der Taktgenerator das erste Steuersignal ausgibt; wobei das erste Steuersignal konfiguriert ist, um die Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung zu steuern und somit jedes Spitzensignal in dem zu erfassenden Impulssignal abzutasten und zu speichern.
In einigen Beispielen des fünften Aspekts ist vorgesehen, dass der Taktgenerator ferner ein zweites Steuersignal basierend auf einem digitalen Impulssignal, das von dem ersten Komparator ausgegeben wird, erzeugt, wobei das zweite Steuersignal ein Rücksetzsignal der Spitzendetektionsschaltung ist.
In einigen Beispielen des fünften Aspekts ist vorgesehen, dass das zweite Steuersignal die Spitzendetektionsschaltung zurücksetzt, nachdem die Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung eines der zu erfassenden Impulssignale abgetastet und gespeichert hat, so dass die Spitzendetektionsschaltung das nächste Spitzensignal in dem zu erfassenden Impulssignal erneut detektiert.
In einigen Beispielen des fünften Aspekts ist vorgesehen, dass jede der Abtast- und Halteschaltungen in der Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung Folgendes umfasst: einen Abtastschalter, einen Operationsverstärker und einen Kondensator, wobei der Abtastschalter mit einem Ausgangsende der Spitzendetektionsschaltung und einem Vorwärtseingangsende des Operationsverstärkers verbunden ist, wobei der Kondensator mit einem Vorwärtseingangsende des Operationsverstärkers und der Masse verbunden ist, wobei ein Rückwärtseingangsende des Operationsverstärkers mit einem Ausgangsende des Operationsverstärkers verbunden ist, und wobei der Abtastschalter durch das erste Steuersignal gesteuert wird.
In einigen Beispielen des fünften Aspekts ist vorgesehen, dass der Taktgenerator auch ein drittes Steuersignal basierend auf einem digitalen Impulssignal, das von dem ersten Komparator ausgegeben wird, erzeugt; wobei die Analog-Digital-Umwandlungsschaltung Folgendes umfasst: einen Multiplexer und einen Analog-Digital-Wandler, der mit einem Ausgangsende des Multiplexers verbunden ist;
wobei der Multiplexer jede Abtast- und Halteschaltung in der Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung einzeln für die Abtastung des Analog-Digital-Wandlers basierend auf dem dritten Steuersignal auswählt.
In einigen Beispielen des fünften Aspekts ist vorgesehen, dass der Multiplexer eine der Abtast- und Halteschaltungen basierend auf dem dritten Steuersignal auswählt, nachdem das erste Steuersignal eine der Abtast- und Halteschaltungen gesteuert hat, so dass der Analog-Digital-Wandler eine Abtastung durchführt.
In einigen Beispielen des fünften Aspekts ist vorgesehen, dass der Multiplexer eine Vielzahl von Steuerschaltern enthält, von denen jeder mit einem Ausgangsende einer Abtast- und Halteschaltung und einem Eingangsende des Analog-Digital-Wandlers verbunden ist.
In einigen Beispielen des fünften Aspekts ist vorgesehen, dass die Analog-Digital-Umwandlungsschaltung Folgendes umfasst: eine Vielzahl von Analog-Digital-Wandlern, wobei ein Eingangsende jedes Analog-Digital-Wandlers mit einem Ausgangsende einer Abtast- und Halteschaltung in der Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung verbunden ist.
In einigen Beispielen des fünften Aspekts ist vorgesehen, dass der Analog-Digital-Wandler Folgendes umfasst: einen zweiten Komparator, eine Logikschaltung, einen Digital-Analog-Wandler;
wobei ein Eingangsende des zweiten Komparators mit einem Ausgangsende des Multiplexers verbunden und ein anderes Eingangsende des zweiten Komparators mit einem Ausgangsende des Digital-Analog-Wandlers verbunden ist; wobei ein Ausgangsende des zweiten Komparators mit einem Eingangsende der Logikschaltung verbunden ist;
wobei ein Ausgangsende der Logikschaltung abgetastete Daten des zu erfassenden Impulssignals ausgibt und ein Rückkopplungssignal an den Digital-Analog-Wandler ausgibt.
Um die oben genannten Ziele und andere damit zusammenhängende Ziele zu erreichen, stellt der sechste Aspekt der vorliegenden Anmeldung ein Lidar bereit. Das Lidar umfasst: eine Sendeeinheit, eine Empfangseinheit und ein Impulssignalspitzendetektionssystem nach den obigen Ausgestaltungen; wobei die Sendeeinheit konfiguriert ist, um einen Detektionsstrahl zum Erfassen eines Ziels zu senden; wobei die Empfangseinheit konfiguriert ist, um einen Echostrahl zu empfangen, der durch Reflexion des Erfassungsstrahls an dem Ziel erzeugt wird, und den Echostrahl in ein Echoimpulssignal umzuwandeln; wobei das Impulssignalspitzendetektionssystem konfiguriert ist, um das Echoimpulssignal abzutasten und ein abgetastetes Signal auszugeben. Somit kann die Genauigkeit der Abtastung von Lidarempfangenen Signalen verbessert und die Hardwarekosten reduziert werden.
Zusammenfassend umfassen die Lichtdetektionsschaltung und das Verfahren, das Lidar und das Speichermedium, das durch die vorliegende Anmeldung bereitgestellt werden, und das Detektionssystem, wobei die Lichtdetektionsschaltung umfasst: Ein Array von Lichtdetektionseinheiten, umfassend: Eine Vielzahl von Lichtdetektionseinheiten zum Empfangen eines optischen Signals, um ein entsprechendes elektrisches Signal zu erzeugen; Eine Schalteranordnung, umfassend eine Vielzahl von ersten Schaltereinheiten; Jede erste Schalteinheit ist entsprechend mit einer Lichtdetektionseinheit gekoppelt; Jede erste Schalteinheit ist konfiguriert, um den Arbeitszustand der gekoppelten Lichtdetektionseinheit zu steuern, so dass der Signalausgang der gekoppelten Lichtdetektionseinheit das elektrische Signal ausgibt; Eine Auswahleinheit zum Auswählen einer Lichtdetektionseinheit in einem Arbeitszustand zum Ausgeben des elektrischen Signals. Durch Einstellen des Schaltzustands jeder ersten Schalteinheit kann die Lichtdetektionseinheit, die zusammenarbeiten muss, ausgewählt werden, um den Betrieb zu aktivieren, und die Lichtdetektionseinheit, die nicht arbeiten muss, kann so eingestellt werden, dass sie nicht aktiviert werden kann, wodurch vermieden wird, dass der Messkanal des Lidars durch Übersprechen beeinflusst wird, das durch externes Interferenzlicht verursacht wird, die Detektionsgenauigkeit verbessert wird und unnötiger Energieverbrauch vermieden wird.
Zusätzlich wird in dem Impulssignalspitzendetektionssystem für die bestehenden Probleme bei der Abtastung von Hochgeschwindigkeitsimpulssignalen unter Verwendung der Spitzenhalteabtastschaltung und des ADC mit mittlerer und niedriger Geschwindigkeit eine Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung basierend auf der Spitzenhalteabtastschaltung und der ADC-Schaltungsstruktur hinzugefügt, und die Spitzensignale der Vielzahl von Echopulssignalen werden nacheinander abgetastet und gespeichert, und die Abtastsignale der Vielzahl von Echopulssignalen werden nacheinander für den ADC abgetastet, wodurch für den Fall dass das Zeitintervall der Vielzahl von Echopulssignalen in dem zu erfassenden Impulssignal relativ nahe ist, einzelne Spitzensignale abgetastet werden können und effektiv die Genauigkeit der Echopulssignalabtastung erhöht wird.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Darin zeigen

1A ein schematisches Strukturdiagramm, in dem ein Lichtdetektor mit einem Spannungsverstärker in einem Beispiel verbunden ist.
1B ein schematisches Strukturdiagramm, in dem ein Lichtdetektor mit einem Spannungsverstärker in einem anderen Beispiel verbunden ist.
2 ein Teilstrukturdiagramm einer Detektionsschaltung einer Lichtdetektoranordnung in einem Beispiel.
3 ein schematisches Diagramm der Vollwellenformabtastung eines Echopulssignals unter Verwendung eines Hochgeschwindigkeits-ADC in einem Beispiel.
4 ein Schaltungsschema zum Abtasten eines Echoimpulssignals unter Verwendung einer Spitzenhalteschaltung und eines ADC mit mittlerer und niedriger Geschwindigkeit in einem Beispiel.
5 ein Wellenformdiagramm zum Abtasten eines Echoimpulssignals unter Verwendung einer Spitzenhalteschaltung und eines ADC mit mittlerer und niedriger Geschwindigkeit in einem Beispiel.
6 ein Teilstrukturdiagramm der Lichtdetektionsschaltung in einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung.
7A ein schematisches Diagramm der Verbindungsstruktur der Schaltanordnung und der Lichtdetektionseinheitsanordnung in der Lichtdetektionsschaltung in einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung.
7B ein schematisches Diagramm der Verbindungsstruktur der Schaltanordnung und der Lichtdetektionseinheitsanordnung in der Lichtdetektionsschaltung in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung.
8 ein schematisches Strukturdiagramm der Lichtdetektionsschaltung in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung.
9 zeigt ein schematisches Diagramm des Schaltungsprinzips eines Abwärts- oder Boost-Schaltnetzteils in einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung.
10 ein schematisches Strukturdiagramm der Lichtdetektionsschaltung in einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung.
11 ein schematisches Diagramm des Schaltungsprinzips des Pegelverschiebers in einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung.
12A bis 12E ein schematisches Diagramm des Schaltungsprinzips eines Verformungsbeispiels eines Pegelverschiebers in einer Vielzahl von Ausführungsformen der vorliegenden Anwendung.
13 ein schematisches Strukturdiagramm einer Lichtdetektionsschaltung in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung.
14A ein schematisches Diagramm des Schaltungsprinzips der RC-Integraloperationseinheit in einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung.
14B ein schematisches Diagramm des Schaltungsprinzips der Gm-C Integraloperationseinheit in einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung.
15 ein schematisches Strukturdiagramm der Lichtdetektionsschaltung in einer spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung.
16 ein schematisches Diagramm der Struktur des Lidars in einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung.
17 ein Strukturblockdiagramm eines Impulssignalspitzendetektionssystems in einer Ausführungsform der vorliegenden Anwendung.
18 ein schematisches Diagramm des Erzeugungsprinzips des Steuersignals und des Rücksetzsignals in einer Ausführungsform der vorliegenden Anwendung.
19 ein Wellenformdiagramm des Eingangssignals und des Ausgangssignals des ersten Komparators in einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung.
20 ein schematisches Diagramm einer Spitzendetektionsschaltung in einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung.
21 ein schematisches Diagramm jeder Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung in der Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung in einer Ausführungsform der vorliegenden Anwendung.
22 ein spezifisches Strukturdiagramm einer Analog-Digital-Umwandlungsschaltung in einem Impulssignalspitzendetektionssystem in einer Ausführungsform der vorliegenden Anwendung.
23 ein Schaltungsdiagramm eines Impulssignalspitzendetektionssystems basierend auf einer Analog-Digital-Umwandlungsschaltungsstruktur, die in 22 gezeigt ist;
24 ein Timing-Diagramm jedes Signals in der in 22 gezeigten Ausführungsform.
25 ein anderes spezifisches Strukturdiagramm einer Analog-Digital-Umwandlungsschaltung in einem Impulssignalspitzendetektionssystem in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung.
26 ein strukturelles Diagramm eines Lidars, das in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung bereitgestellt wird.

KONKRETE AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung werden nachstehend anhand spezifischer Beispiele veranschaulicht, und der Fachmann kann die anderen Vorteile und Wirkungen der Anmeldung leicht durch den in dieser Beschreibung offenbarten Inhalt verstehen. Die Anmeldung kann durch andere konkrete Ausführungsformen ausgeführt oder angewendet werden und für einzelne Einzelheiten in dieser Beschreibung sind auch basierend auf verschiedenen Gesichtspunkten und Anwendungen verschiedene Modifikationen und Änderungen ohne Abweichung von dem Geist der Anmeldung möglich. Es ist darauf hinzuweisen, dass sich die Merkmale in den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Anmeldung miteinander kombinieren lassen, soweit kein Widerspruch vorliegt.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung werden nachstehend unter Verwendung der Zeichnungen als Referenz detailliert beschrieben, so dass der Fachmann auf dem technischen Gebiet, zu dem die Anmeldung gehört, sie leicht implementieren kann. Die vorliegende Anmeldung kann in vielen verschiedenen Formen verkörpert werden und ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.
Um die vorliegende Anmeldung klar zu erklären, wird ein Gerät weggelassen, das nicht mit der Beschreibung zusammenhängt, und das gleiche Referenzsymbol wird den gleichen oder ähnlichen Komponenten in der gesamten Beschreibung zugewiesen.
Wenn in der gesamten Beschreibung gesagt wird, dass ein Gerät mit einem anderen Gerät „verbunden“ ist, umfasst dies nicht nur den Fall der „direkten Verbindung“, sondern auch den Fall der „indirekten Verbindung", in dem andere Komponenten dazwischen angeordnet sind.
Wenn gesagt wird, dass ein Gerät eine bestimmte Komponente „enthält“, werden andere Komponenten nicht ausgeschlossen, solange es keine besonders entgegengesetzte Aufzeichnung gibt, sondern es kann auch andere Komponenten enthalten.
Wenn ein Gerät „über einem anderen Gerät“ ist, kann dies direkt über einem anderen Gerät sein, aber es kann auch von anderen Geräten dazwischen begleitet werden. Wenn im Gegensatz dazu gesagt wird, dass ein Gerät „direkt“ über einem anderen Gerät „liegt“, ist kein weiteres Gerät dazwischen vorhanden.
Obwohl die Begriffe „erste“ und „zweite“ hierin verwendet werden, um verschiedene Elemente zu beschreiben, sollten diese Elemente nicht durch diese Begriffe eingeschränkt werden. Solche Begriffe dienen lediglich zur Unterscheidung eines ersten Elements von einem anderen Element. Beispielsweise gilt dies bei einer ersten und einer zweiten Schnittstelle. Beispielsweise sollten „ein“, „eine“, „diese“ und andere Begriffe, die hierbei verwendet werden und auf die Singularform hindeuten, auch die Pluralform umfassen, soweit im Kontext nicht ausdrücklich anders angegeben. Es sollte weiter verstanden werden, dass die Begriffe „umfassen“ das Vorhandensein der beschriebenen Merkmale, Schritte, Operationen, Komponenten, Komponenten, Elemente, Arten und/oder Gruppen angeben, ohne jedoch das Vorhandensein, Auftreten oder Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Schritte, Operationen, Komponenten, Komponenten, Elemente, Arten und/oder Gruppen auszuschließen. Die hier verwendeten Begriffe „oder“ und „und/oder“ werden so ausgelegt, dass sie Sex beinhalten oder eine oder eine Kombination bedeuten. Daher bedeutet „A, B oder C“ oder" A, B und/oder C" eines der folgenden: A; B; C; A und B; A und C; B und C; A, B und C; Eine Ausnahme von dieser Definition tritt nur auf, wenn sich Kombinationen von Elementen, Funktionen, Schritten oder Operationen in gewisser Weise gegenseitig ausschließen.
Die hier verwendete Terminologie wird nur verwendet, um auf bestimmte Ausführungsformen zu verweisen, und soll die Anwendung nicht einschränken. Die hier verwendete Singularform enthält auch die Pluralform, solange die Aussage nicht explizit die entgegengesetzte Bedeutung angibt. Die Bedeutung von „umfassen“, die in der Beschreibung verwendet wird, besteht darin, bestimmte Merkmale, Regionen, Ganzzahlen, Schritte, Jobs, Elemente und/oder Komponenten zu spezifizieren und das Vorhandensein oder Hinzufügen anderer Merkmale, Regionen, Ganzzahlen, Schritte, Jobs, Elemente und/oder Komponenten nicht auszuschließen.
Begriffe, die relative Räume wie „unten“ und „oben“ darstellen, können verwendet werden, um die Beziehung zwischen einer Vorrichtung, die in der Zeichnung in Bezug auf eine andere Vorrichtung gezeigt ist, einfacher zu erklären. Dieser Begriff bezieht sich nicht nur auf die Bedeutung, auf die in den Zeichnungen Bezug genommen wird, sondern auch auf andere Bedeutungen oder Operationen der verwendeten Vorrichtung. Wenn beispielsweise die Vorrichtung in der beigefügten Zeichnung umgedreht wird, wird eine Vorrichtung, die als „unter“ anderen Vorrichtungen beschrieben wurde, als „auf” anderen Vorrichtungen beschrieben. Daher umfassen die beispielhaften Begriffe des sogenannten „unteren“ alle oben und unten. Die Vorrichtung kann um 90 oder einen anderen Winkel gedreht werden, und der Begriff, der den relativen Raum darstellt, wird entsprechend interpretiert.
Obwohl nicht anders definiert, einschließlich der hier verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe, haben alle Begriffe die gleiche Bedeutung wie der Fachmann auf dem technischen Gebiet, zu dem die Anmeldung gehört, im Allgemeinen versteht. Begriffe, die in allgemein verwendeten Wörterbüchern definiert sind, werden zusätzlich so ausgelegt, dass sie eine Bedeutung haben, die mit dem Inhalt der einschlägigen Fachliteratur und der aktuellen Aufforderung übereinstimmt, und dürfen nicht als ideale oder sehr formelhafte Bedeutung überinterpretiert werden, solange sie nicht definiert sind.
Im Allgemeinen ist in der Signalverarbeitungsschaltung des Detektionsendes des Lidars ein Spannungsverstärker in der Vorstufe vorgesehen, um ein elektrisches Signal (z. B. ein Stromsignal), das durch photoelektrische Umwandlung des Lichtdetektors ausgegeben wird, in ein Spannungssignal für die Nachstufe umzuwandeln, um die Verarbeitung fortzusetzen. Wie in 2 gezeigt, arbeitet das Lichtdetektorarray jedoch während seines Betriebs mit dem Lichtdetektor des Messkanals zusammen, während sich der Lichtdetektor des Nicht-Messkanals in einem „Warten“ -Zustand befindet, der noch arbeitet. Daher führt der Lichtdetektor des Nicht-Messkanals eine externe Interferenz ein, die ein Übersprechen des Messkanals erzeugt, und der Wartezustand des Lichtdetektors des Nicht-Messkanals erzeugt auch eine große Menge an unnötigem Stromverbrauch.
Vor diesem Hintergrund stellt die vorliegende Anmeldung eine Lichtdetektionsschaltung für Lidar in den folgenden Ausführungsformen bereit, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen.
Wie in 6 gezeigt, wird ein Teilstrukturdiagramm der Lichtdetektionsschaltung in einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung gezeigt.
In der Ausführungsform von 6 umfasst die Anzeige einer Lichtdetektionsschaltung: Die Lichtdetektionseinheitsanordnung 301, die Schalteranordnung 302 und die Auswahleinheit 303.
Die Lichtdetektionseinheitsanordnung 301 enthält eine Vielzahl von Lichtdetektionseinheiten 311, wobei jede Lichtdetektionseinheit 311 mindestens einen Lichtdetektor umfassen kann. Der Lichtdetektor kann ein SiPM oder ein SPAD sein. Jede Lichtdetektionseinheit 311 ist konfiguriert, um ein optisches Signal zu empfangen, um ein entsprechendes elektrisches Signal zu erzeugen, das beispielsweise ein Stromsignal sein kann.
Die Schalteranordnung 302 enthält eine Vielzahl von ersten Schaltereinheiten 321. Jede erste Schalteinheit 321 ist entsprechend mit einer Lichtdetektionseinheit 311 gekoppelt. Jede erste Schalteinheit 321 ist konfiguriert, um den Arbeitszustand der gekoppelten Lichtdetektionseinheit 311 zu steuern, so dass der Signalausgang der gekoppelten Lichtdetektionseinheit 311 das elektrische Signal ausgibt. Zum Beispiel ist ein Ende der ersten Schalteinheit 321 mit dem ersten Stromversorgungsende gekoppelt, um die Betriebsspannung zu verbinden, und wenn die erste Schalteinheit 321 zum Einschalten ausgewählt ist, sodass die Lichtdetektionseinheit 311, die damit gekoppelt ist, die Betriebsspannung erhält und somit sich in einem Arbeitszustand befindet, entspricht der Messkanal, zu dem die Lichtdetektionseinheit 311 in einem Arbeitszustand gehört; Die anderen ersten Schalteinheiten 321 können entsprechend in einem ausgeschalteten Zustand sein, so dass sich die gekoppelte Lichtdetektionseinheit 311 in einem Nicht-Arbeitszustand befindet, so dass sie keiner externen Interferenz ausgesetzt ist, kein störendes elektrisches Signal erzeugt wird und auch der Stromverbrauch eingespart wird.
Die Auswahleinheit 303 ist konfiguriert, um eine Lichtdetektionseinheit 311 in einem Arbeitszustand auszuwählen, um das elektrische Signal auszugeben. Beispielhaft kann die Auswahleinheit eine Multiplexer-Implementierung sein.
Die mögliche Verbindungsstruktur zwischen der Schalteranordnung und der Lichtdetektionseinheitsanordnung in 6 wird nachstehend durch die Ausführungsformen von 7A und 7B veranschaulicht.
Wie in 7A gezeigt, wird ein schematisches Diagramm der Verbindungsstruktur der Schaltanordnung und der Lichtdetektionseinheitsanordnung in der Lichtdetektionsschaltung einer Ausführungsform der vorliegenden Anwendung gezeigt.
Das Bild zeigt ein erstes Stromversorgungsende, das mit der Stromversorgung gekoppelt ist, um eine Betriebsspannung (z. B. V_DD) zum Erzeugen einer umgekehrten Vorspannung einer Lichtdetektionseinheit (z. B. SPAD, SiPM) in einer Anordnung von aktivierten Lichtdetektionseinheiten bereitzustellen.
Die in der Figur gezeigte Schalteranordnung enthält eine Vielzahl von ersten Schaltereinheiten, die beispielhaft in der Zeichnung in einer Anzahl von n gezeigt sind, d.h. S1 ~Sn, und n Lichtdetektionseinheiten D1~Dn in der entsprechenden Lichtdetektionseinheitsanordnung.
Die erste Schalteinheit S1 wird als Beispiel zur Veranschaulichung genommen. Die erste Schalteinheit besteht aus: Die ersten Schaltelemente S_1,1 sind an einem Ende mit dem ersten Stromversorgungsende gekoppelt, und das andere Ende ist mit einem Ende einer Lichtdetektionseinheit D1 gekoppelt. Ein Ende, an dem die Lichtdetektionseinheit D1 mit dem ersten Schaltelement gekoppelt ist (entsprechend der negativen Elektrode von D1), ist ein Signalausgang, der mit einem Eingang der Auswahleinheit gekoppelt sein kann. Der Schaltzustand der ersten Schaltelemente S_1,1 entspricht dem Einschalten des Pfades zwischen dem ersten Stromversorgungsende und dem Signalausgang, zum Beispiel, wenn das erste Schaltelement S_1,1 eingeschaltet ist, wird die V_DD des ersten Stromversorgungsendes an die Leitung des V_bias der positiven Elektrode der Lichtdetektionseinheit D1 geleitet, um eine umgekehrte Vorspannung an die Lichtdetektionseinheit D1 anzuwenden. Alternativ wird, wenn die ersten Schaltelemente S_1,1 getrennt sind, die Leitung der ersten Stromversorgung an die positive Elektrode der Lichtdetektionseinheit D1 getrennt, so dass die Lichtdetektionseinheit D1 in einem Zustand ist, in dem sie nicht funktioniert.
In dem Beispiel von 7A kann ein Ende, das der positiven Elektrode der Lichtdetektionseinheit D1 entspricht, mit einer Vorspannungsspannung V_bias verbunden werden, um eine umgekehrte Vorspannungsspannung (höher als die Durchbruchspannung V_th der Lichtdetektionseinheit D1) zu bilden, die gebildet wird, wenn das negative Extrem der Lichtdetektionseinheit D1 durch das erste Schaltelement S_1,1 geleitet wird. Beispielhaft kann das erste Schaltelement S_1,1 auch über die Impedanz R_IN,1 (z. B. einen Widerstand) mit einem Ende der Lichtdetektionseinheit D1 gekoppelt sein, um das Stromsignal, das durch die Lichtdetektionseinheit D1 erhalten wird, in ein Spannungssignal umzuwandeln, um von dem Signalausgang auszugeben.
Da die Rückwärtsvorspannung der Lichtdetektionseinheit groß ist, besteht die Möglichkeit einer Beschädigung der Überspannungen S_1,1 und R_IN,1. Zu diesem Zweck umfasst die erste Schalteinheit in einem optionalen Beispiel auch: Die zweiten Schaltelemente S_2,1 sind an einem Ende gekoppelt, an dem die Lichtdetektionseinheit D1 mit den ersten Schaltelementen S_1,1 gekoppelt ist, und das andere Ende ist mit dem Erdungsende gekoppelt; Wobei der Schaltzustand des zweiten Schaltelements S_2,1 dem Einschalten des Pfades zwischen dem Signalausgang und dem Erdungsende entspricht. Daher können die zweiten Schaltelemente S_2,1 die Ausgangsspannung der Lichtdetektionseinheit D1 während der Leitung erden, um ein Überspannungsproblem zu verhindern. Optional können die zweiten Schaltelemente S_2,1 zusätzlich zu dem gekoppelten Erdungsende auch auf andere Vorspannungen zugreifen, wobei die anderen Vorspannungen die V_DD nicht überschreiten.
Wenn beispielhaft die Lichtdetektionseinheit D 1 nicht betrieben werden muss, kann das zweite Schaltelement S_2,1 eingeschaltet werden, und das erste Schaltelement S_1,1 kann getrennt werden, um die negative Elektrode der Lichtdetektionseinheit D1 zu erden, während D1 in einen Zustand versetzt wird, der nicht aktiviert werden kann; Wenn die Lichtdetektionseinheit D1 arbeiten muss, können die zweiten Schaltelemente S_2,1 getrennt werden, um durch die ersten Schaltelemente S_1,1 eingeschaltet zu werden, so dass die Lichtdetektionseinheit D1 in einem Arbeitszustand sein kann.
Es ist verständlich, dass, wie oben gezeigt, die Schaltzustände des zweiten Schaltelements und des ersten Schaltelements jeweils den Einstellungen des Arbeits- oder Nicht-Arbeitszustands der entsprechenden gekoppelten Lichtdetektionseinheit entsprechen. Daher können in einigen Beispielen die Schaltzustände des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements aufeinander abgestimmt werden, beispielsweise in entgegengesetzter Richtung.
Zum Beispiel, wenn die Lichtdetektionseinheit D1 zu dem Messkanal gehört, sind die ersten Schaltelemente S1 und 1 angeordnet, und die zweiten Schaltelemente S2 und 1 sind getrennt, und die Lichtdetektionseinheit D1 befindet sich in einem Arbeitszustand; Wenn die Lichtdetektionseinheit D1 zu einem Nicht-Messkanal gehört, ist das erste Schaltelement S_1,1 getrennt und das zweite Schaltelement S_2,1 wird eingeschaltet, und die Lichtdetektionseinheit D1 befindet sich in einem nicht funktionierenden Zustand, erzeugt keinen zusätzlichen Stromverbrauch und detektiert kein optisches Signal mit externer Interferenz.
In dem spezifischen Implementierungsbeispiel können die ersten Schaltelemente S_1,1 für PMOS implementiert werden; Alternativ wird es vorzugsweise für Bootstrap-NMOS implementiert, und seine parasitäre Kapazität und Leitungsimpedanz sind kleiner und die Schaltgeschwindigkeit ist schneller. Das zweite Schaltelement S_2,1 kann für NMOS implementiert sein.
In einem spezifischen Implementierungsbeispiel kann der Impedanzwert von R_IN,1 fest oder variabel sein (z. B. als variabler Widerstand implementiert). Wenn R_IN,1 als variable Impedanz konfiguriert ist, kann der Impedanzwert (z. B. der Widerstandswert) von R_IN,1 nach Bedarf eingestellt werden, um die Verstärkung des Ausgangssignals der Lichtdetektionseinheit zu ändern. Wenn zum Beispiel einige Messkanäle eine Fernmessung erfordern (z. B. Hunderte von Metern entfernt, wie 150 Meter, 250 Meter usw.), wird die Verstärkung erhöht, indem der Impedanzwert von R_IN,1 erhöht wird, so dass die Lichtdetektionseinheit auf die Impulsamplitude reagiert, die durch ein einzelnes Photon erzeugt wird. Wenn der entsprechende Messkanal nahe gemessen werden muss, wird der Impedanzwert von R_IN,1 reduziert, um die Verstärkung zu reduzieren. Wenn in dem spezifischen Implementierungsbeispiel R_IN,1 ein variabler Widerstand ist, kann der Widerstandsbereich zwischen einigen zehn Ohm und einigen hundert Ohm liegen.
Die Verbindungsstruktur von S2~Sn und S1 kann gleich sein, d.h. das erste Schaltelement S1, 2, die Impedanz R_IN,2 und das zweite Schaltelement S_2,2 von S2 sind die gleichen wie die S1-Verbindungsstruktur und so weiter zu dem ersten Schaltelement S_1,n, der Impedanz R_IN,n und dem zweiten Schaltelement S_2,n. Ferner ist die Konfiguration von S_1,1 ~ S_1,n die gleiche, die Konfiguration von S_2,1~S_2,n ist die gleiche und die Konfiguration zwischen R_IN,1~R_IN,n ist die gleiche. S1~Sn steuert unabhängig voneinander den Arbeitszustand von D1~Dn, das heißt, der Arbeitszustand von D1~Dn wird unabhängig voneinander durch S1~Sn in der Schalteranordnung gesteuert. Wenn das erste Schaltelement (z. B. S_1,1) in der ersten Schalteinheit (z. B. S1) eingeschaltet ist, wird der entsprechende Messkanal ausgewählt, so dass die entsprechende Lichtdetektionseinheit (z. B. D1) das optische Signal detektiert und ein entsprechendes elektrisches Signal erzeugt; Dementsprechend kann das erste Schaltelement anderer erster Schalteinheiten (z. B. S2~Sn) getrennt werden (das zweite Schaltelement kann eingeschaltet werden), um die Lichtdetektionseinheiten (z. B. D2~Dn) des nicht gemessenen Kanals zu trennen, so dass ihr Stromverbrauch nahe Null liegt und kein optisches Signal detektiert wird.
In einem spezifischen Implementierungsbeispiel kann, um ein schnelles Umschalten zwischen mehreren Messkanälen zu erfüllen, der Nicht-Messkanal in Echtzeit ausgeschaltet werden, die Schaltzeit zwischen den Messkanälen beispielsweise 200 ns betragen, während das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement in jeder ersten Schalteinheit den Schaltzustand schnell umschalten können und die Schaltzeit 10-20 ns beträgt.
Somit wird der Betrieb des Lichtdetektionseinheitsarrays durch das oben erwähnte Schalterarray gesteuert, um den Stromverbrauch zu reduzieren und das Übersprechen des Messkanals zu reduzieren.
In einem praktischen Beispiel kann das Array von Lichtdetektionseinheiten eine lineare Anordnung oder eine Flächenanordnung sein, und die Lichtdetektionseinheit, die jedem Messkanal entspricht, kann eine oder mehrere sein. Wenn jeder Messkanal einer Vielzahl von zusammenarbeitenden Lichtdetektionseinheiten entspricht, kann die Vielzahl von zusammenarbeitenden Detektionseinheiten eine Vielzahl von benachbarten oder verstreuten Einheiten in einer Spalte oder Zeile in dem Array oder eine Vielzahl von verstreuten Einheiten gemäß anderen Regeln sein.
In diesen Fällen kann ein Verfahren zum Steuern einer Lichtdetektionseinheitanordnung durch eine Schalteranordnung in der obigen Ausführungsform angewendet werden, um unabhängig zu steuern, dass eine oder mehrere Lichtdetektionseinheiten, die zu dem Messkanal gehören, in einem Arbeitszustand sind, und zu steuern, dass eine oder mehrere Lichtdetektionseinheiten, die zu dem Nicht-Messkanal gehören, in einem nicht funktionierenden Zustand sind, während der Zweck des Reduzierens des Stromverbrauchs und Reduzierens des Übersprechens des Messkanals erreicht wird.
Die Auswahleinheit in 7A wählt einen Signalausgang aus, der mit der Lichtdetektionseinheit verbunden ist, die zu dem Messkanal gehört, um die Signalverarbeitungsschaltung der Rückwärtsstufe auszugeben.
7A zeigt beispielhaft eine Ausführungsform einer spezifischen Schaltungsimplementierung in 6 und beschränkt nicht die Möglichkeit anderer Ausführungsformen.
Zum Beispiel wird, wie in 7B gezeigt, ein schematisches Diagramm der Verbindungsstruktur der Schaltanordnung und der Lichtdetektionseinheitsanordnung in der Lichtdetektionsschaltung einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung gezeigt.
In der in 7B gezeigten Ausführungsform besteht der Hauptunterschied zu der Ausführungsform von 7A darin, dass jede der ersten Schalteinheiten S1~Sn umfasst: Eine Transimpedanz-Verstärkungseinheit (TIA), die einen ersten Eingang, einen zweiten Eingang und einen Ausgang umfasst. Beispielhaft kann die Transimpedanz-Verstärkungseinheit durch TIA implementiert werden, und die Struktur kann auf 1B verweisen. Der erste Eingang und der zweite Eingang können jeweils einer der positiven und negativen Eingänge sein, und die Spannung des ersten Eingangs und des zweiten Eingangs ist die gleiche nach dem Prinzip des Operationsverstärkers „virtuelle Kurzschluss“.
Die ersten Schalteinheiten S1~Sn umfassen jeweils die ersten Schaltelemente S_1,1∼S_1,n und die zweiten Schaltelemente S_2,1~S_2,n. Unter Verwendung der ersten Schalteinheit S1 als ein Beispiel wird repräsentativ veranschaulicht, dass der erste Eingang der Transimpedanz-Verstärkungseinheit mit dem ersten Schaltelement S_1,1 und dem ersten Stromversorgungsende gekoppelt ist (Beispiel in der Abbildung, um auf die Betriebsspannung V_DD zuzugreifen) und mit dem zweiten Schaltelement S_2,1 und dem Erdungsende gekoppelt ist; Ein zweiter Eingang der Transimpedanz-Verstärkungseinheit ist mit einem Ende der Lichtdetektionseinheit D1 gekoppelt und über eine Impedanzeinheit R_IN,1 mit einem Ausgang der Transimpedanz-Verstärkungseinheit gekoppelt; Ein Ausgang der Transimpedanz-Verstärkungseinheit ist mit dem Signalausgang gekoppelt und über den Signalausgang mit einem Eingang der Auswahleinheit gekoppelt. Die Verbindungsstruktur von S2~Sn ist die gleiche wie die von S1, und die Lichtdetektionseinheit Dn, die Impedanzeinheit R_IN,n, die ersten Schaltelemente S_1,n, die zweiten Schaltelemente S_2,n und dergleichen der ersten Schalteinheit Sn in 7B werden hier nicht wiederholt.
Wenn die ersten Schaltelemente S_1,1 eingeschaltet sind, wird die V_DD zu dem ersten Eingang geleitet, und die Spannung des zweiten Eingangs ist ebenfalls entsprechend V_DD, wodurch er an die negative Elektrode der gekoppelten Lichtdetektionseinheit D 1 angelegt wird, um sie in einem Arbeitszustand zu halten. Alternativ, wenn die ersten Schaltelemente S_1,1 getrennt sind und die zweiten Schaltelemente S_2,1 eingeschaltet sind, ist die negative Elektrode der Lichtdetektionseinheit D1 äquivalent zur Erdung, so dass die Lichtdetektionseinheit D1 in einem nicht funktionierenden Zustand ist.
In der obigen Ausführungsform besteht die Auswahleinheit aus einem steuerbaren Schalter, um das Auswählen des Ausgangssignals der Lichtdetektionseinheit zu realisieren, die zu verschiedenen Messkanälen gehört. In einigen Beispielen können die Auswahleinheit und das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement durch ein Taktsignal gesteuert werden, das von der Steuerung oder dem Wellenformgenerator bereitgestellt wird. Insbesondere kann das erste Schaltelement geleitet und das zweite Schaltelement getrennt werden, und dann kann das Auswählen der Auswahleinheit gesteuert werden; alternativ kann das erste Schaltelement gleichzeitig eingeschaltet werden, das zweite Schaltelement kann getrennt werden und die Auswahl der Steuerauswahleinheit kann gesteuert werden.
Angesichts der unterschiedlichen Betriebsspannungen, die von verschiedenen Arten von Lichtdetektionseinheiten benötigt werden, kann die Verwendung einer festen V_DD-Stromversorgung in dem Beispiel von 2 nicht an die Anforderungen verschiedener Arten von Lichtdetektionseinheiten angepasst werden.
Zu diesem Zweck wird, wie in 8 gezeigt, ein schematisches Strukturdiagramm der Lichtdetektionsschaltung in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung gezeigt. Die Lichtdetektionsschaltung in der Ausführungsform von 5 fügt eine Stromversorgungseinstelleinheit 304 basierend auf der Lichtdetektionsschaltung von 6 hinzu (Lichtdetektionseinheitsanordnung 301, Schalteranordnung 302, Auswahleinheit 303).
Die Stromversorgungseinstelleinheit 304, deren Ausgang mit dem ersten Stromversorgungsende verbunden ist, stellt eine variable Stromversorgung bereit. Insbesondere kann die Stromversorgungseinstelleinheit 304 eine einstellbare Versorgungsspannung V_DD bereitstellen, um eine geeignete Rückwärtsvorspannung für Lichtdetektionseinheiten verschiedener Messkanäle bereitzustellen. Beispielhaft kann der Spannungsregelbereich der Stromversorgungsregeleinheit 304 basierend auf einer Betriebsspannung in einer Lichtdetektionseinheit (z. B. einem oder mehreren SPAD, SiPM) bestimmt werden, die von verschiedenen Herstellern oder Prozessen hergestellt wird. Die Spannungswerteinstellung der Stromversorgungseinstelleinheit 304 kann kontinuierlich oder diskontinuierlich sein. Wenn beispielsweise der Spannungswert kontinuierlich eingestellt wird, kann der Spannungseinstellbereich 4 Volt bis einige zehn Volt betragen. Zum Beispiel kann im Fall einer diskontinuierlichen Spannungswerteinstellung eine Vielzahl von diskreten Spannungswerten bereitgestellt werden, um V_DD, wie 4V, 8V, 12V usw., einzustellen, die den Betriebsspannungen verschiedener Lichtdetektionseinheiten entsprechen.
In einigen Ausführungsformen kann die Stromversorgungseinstelleinheit 304 durch ein Buck-Boost-Schaltnetzteil implementiert werden, um eine einstellbare Boost- oder Abwärtsfunktion zu erreichen.
Wie in 9 gezeigt, wird ein schematisches Diagramm des Schaltungsprinzips des Buck-Boost-Schaltnetzteils in einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung gezeigt.
Das Buck-Boost-Schaltnetzteil umfasst: Spannungsquelle V, Schalter S, Diode D, Induktivität L, Kondensator C und Widerstand R.
Ein Ende der Spannungsquelle ist mit einem Ende des Schalters S gekoppelt, und das andere Ende des Schalters S ist mit einem Ende der Induktivität L und einem negativen Ende der Diode D gekoppelt, und der positive Pol der Diode D ist mit dem Kondensator C und einem Ende des Widerstands R gekoppelt; Das andere Ende der Induktivität L, des Kondensators C und des Widerstands R ist mit dem anderen Ende der Spannungsquelle gekoppelt. Die Ausgangsspannung des Buck-Boost-Schaltnetzteils ist eine Spannung an beiden Enden von R.
Wenn der Schalter S eingeschaltet ist, speichert die Spannungsquelle V Energie durch die Induktivität L, und zu diesem Zeitpunkt wird der Kondensator C entladen, um die Last R mit Strom zu versorgen, um die Abwärtsfunktion zu realisieren; Wenn der Schalter S ausgeschaltet ist, wird eine umgekehrte elektromotorische Kraft an der Induktivität L erzeugt, so dass die Diode D von der Abschaltung zur Leitung wechselt. Die Induktivität L versorgt die Last R mit Strom und lädt den Kondensator C und hält schließlich die Ausgangsspannung unverändert, um die Boost-Funktion zu realisieren.
Es ist anzumerken, dass die Schaltungsstruktur des Schaltnetzteils von 9 nur beispielhaft ist. In anderen Ausführungsformen kann die Stromversorgungseinstelleinheit auch durch andere Arten von einstellbaren Schaltnetzteilen oder linearen Stromversorgungen implementiert werden, wie z. B. einen Niederspannungsdifferenz-Linearregler LDO. Es sollte jedoch angemerkt werden, dass in dem Anwendungsszenario der Lidar-basierten Lichtdetektionsschaltung, die einen Hochspannungsabfall wie SiPM erfordert, das Schaltnetzteil besser geeignet ist.
Weiterhin wird auf 10 Bezug genommen, um ein schematisches Strukturdiagramm der Lichtdetektionsschaltung in einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung zu zeigen. In dieser Ausführungsform wird die Pegelverschiebungseinheit 305 im Vergleich zu der Lichtdetektionsschaltung (Lichtdetektionseinheitsanordnung 301, Schalteranordnung 302, Auswahleinheit 303, Stromversorgungseinstelleinheit 304) in der Ausführungsform von 8 hinzugefügt.
Die Pegelverschiebungseinheit 305, deren Eingang mit einem Ausgang der Auswahleinheit 303 gekoppelt ist, ist konfiguriert, um eine von der Auswahleinheit ausgegebene Spannung in einen voreingestellten Spannungsbereich umzuwandeln. Insbesondere wird der voreingestellte Spannungsbereich durch die Betriebsspannungsbegrenzung der Signalverarbeitungsschaltung der hinteren Stufe der Auswahleinheit bestimmt.
Da einerseits die Betriebsspannung der Lichtdetektionseinheitsanordnung eine hohe Spannung ist, ist das elektrische Signal, das entsprechend durch die Auswahleinheit 303 ausgewählt wird, auch ein Hochspannungssignal, und es kann eine Niederspannungs-Betriebsschaltung in der Signalverarbeitungsschaltung der hinteren Stufe der Auswahleinheit geben, so dass die Hochspannungs-Niederspannungs-Umwandlung durch die Pegelverschiebungseinheit 305 durchgeführt wird. Zum Beispiel ist die Betriebsspannung von SiPM normalerweise hoch und der typische Wert kann mehr als 10 V erreichen. Unter Bezugnahme auf nachfolgende 13 kann die Signalverarbeitungsschaltung der hinteren Stufe der Auswahleinheit eine Integraloperationseinheit 306 enthalten. Um eine ausreichende Geschwindigkeit zu erreichen, wird die Integraloperationseinheit 306 typischerweise unter Verwendung einer Niederspannungsvorrichtung implementiert, wie z. B. einer typischen Spannungsfestigkeit von 1,8 V, die ein Niederspannungselement ist, das ein Ausgangssignal von mehreren zehn Volt Amplitude durch die Pegelverschiebungseinheit 305 in ein Signal von 1,8 V umwandelt und dann in die Integraloperationseinheit 306 eingibt.
Auf der anderen Seite kann aufgrund der Spannungseinstellung der Stromversorgungseinstelleinheit, wie z. B. der Änderung der V_DD, eine Spannungsänderung des Ausgangssignals der Lichtdetektionseinheit verursacht werden, was dazu führt, dass die Eingangs- und Ausgangssignalspannung der Signalverarbeitungsschaltung der hinteren Stufe instabil ist, was zu Schwierigkeiten beim Entwurf der Vorrichtung in der Signalverarbeitungsschaltung der hinteren Stufe führt. Durch Einstellen der Pegelverschiebungseinheit 305 kann die Entwurfsschwierigkeit der Vorrichtung in der Signalverarbeitungsschaltung der hinteren Stufe weiter reduziert werden. Zum Beispiel kann auf nachfolgende 13 Bezug genommen werden, in der eine Analog-Digital-Umwandlungseinheit 307 (ADC) auf der hinteren Stufe der Integraloperationseinheit 306 angeordnet ist, die die Spannung des Eingangssignals vor der Integraloperationseinheit 306 durch die Pegelverschiebungseinheit 305 verringert und entsprechend die Entwurfsschwierigkeiten der nachfolgenden Analog-Digital-Umwandlungseinheit 307 verringert und die Messgenauigkeit verbessert. Zum Beispiel hat der ADC eine Genauigkeit von 1 mV und seine Eingangsspannung muss bei 1 V gehalten werden; Wenn die Spannung instabil ist, wird die ADC-Eingangsspannung zu 3 V, während für denselben ADC die effektiven Bits unverändert bleiben, z. B. 10 Bits, was die Messgenauigkeit verringert, und diese Probleme können gelöst werden, indem über die Pegelverschiebungseinheit 305 das Ausgangssignal der Auswahleinheit vor der Integraloperationseinheit 306 in ein Eingangssignal mit einem stabilen Spannungswert umgewandelt wird, das in die Integraloperationseinheit 306 eintritt.
Wie in 11 gezeigt, wird ein schematisches Diagramm des Schaltungsprinzips der Pegelverschiebungseinheit in einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung gezeigt.
Die Pegelverschiebungseinheit umfasst: Mindestens eine zweite Schalteinheit 801, eine erste Impedanzeinheit 802 und eine Stromquelle 803.
Jede der zweiten Schalteinheiten 801 umfasst: Koppelt mit einem ersten Ende des ersten Stromversorgungsendes, gekoppelt mit einem zweiten Ende eines Endes der ersten Impedanzeinheit 802 und einem Steuerende, das mit dem Ausgang der Auswahleinheit 303 gekoppelt ist; Das Steuerende ist konfiguriert, um das Einschalten des ersten Endes und des zweiten Endes zu steuern; Das andere Ende der ersten Impedanzeinheit 802 ist mit einem Ende der Stromquelle 803 gekoppelt, und das andere Ende der Stromquelle 803 ist mit dem Erdungsende gekoppelt.
Das Prinzip der Pegelverschiebungseinheit, das in 11 angegeben ist, ist ein Spannungsfolger. Das Bild zeigt schematisch, dass die Stromquelle 803 eine variable Stromquelle ist, bei der der Ausgangsstrom aktiv eingestellt werden kann, und verschiedene Pegelverschiebungen werden durch Einstellen der Stromgröße der Stromquelle 803 erreicht, so dass, wenn sich die Spannung des Ausgangssignals der Lichtdetektionseinheit ändert, die Pegelverschiebungseinheit dem Ausgangsspannungsbereich folgt.
In einigen Ausführungsformen kann die zweite Schalteinheit 801 durch MOS implementiert werden, wie zum Beispiel schematisch als NMOS in der Figur gezeigt, wobei das Leck extrem am ersten Ende, die Source extrem am zweiten Ende und das Gate am Steuerende ist (der Ausgang der Vorstufenauswahleinheit kann gekoppelt werden). In einigen Ausfuhrungsformen kann die erste Impedanzeinheit 802 für einen Widerstand oder eine Vielzahl von MOS in Reihe implementiert werden. Ein Impedanzwert (z. B. ein Widerstandswert) der ersten Impedanzeinheit 802 ist fest oder variabel; Die Stromquelle 803 kann auch eine Stromquelle sein, die dem Widerstand 802 der ersten Impedanzeinheit unterliegt und dann den Ausgangsstrom ändert, um dem Impedanzwert der ersten Impedanzeinheit 802 zu entsprechen, oder eine variable Stromquelle, deren Ausgangsstrom aktiv eingestellt werden kann, um die Unveränderbarkeit des Impedanzwerts der ersten Impedanzeinheit 802 zu unterstützen.
Die Schaltungsstruktur einer Vielzahl von Verformungen, die durch die Pegelverschiebungseinheit möglich sind, wird nachstehend durch eine Vielzahl von Ausführungsformen und Zeichnungen gezeigt.
Wie in den 12A bis 12E gezeigt, wird ein schematisches Diagramm einer Vielzahl von deformierten Schaltungsstrukturen der Pegelverschiebungseinheit in der Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung gezeigt.
In 12A wird gezeigt, dass die zweite Schalteinheit 901A eine NMOS-Implementierung ist, wobei die erste Impedanzeinheit 902A ein variabler Widerstand R ist und die Stromquelle 903A eine Stromquelle ist. Somit kann die Ausgangsspannung der Pegelverschiebungseinheit durch Einstellen des variablen Widerstands R eingestellt werden.
In 12B wird gezeigt, dass die zweite Schalteinheit 901B eine NMOS-Implementierung ist, die zeigt, dass die erste Impedanzeinheit 902B ein variabler Widerstand R ist und die Stromquelle 903B eine variable Stromquelle ist. Somit können ein variabler Widerstand und eine variable Stromquelle gleichzeitig eingestellt werden, um die Ausgangsspannung der Pegelverschiebungsstromversorgung einzustellen.
In 12C wird gezeigt, dass die zweite Schalteinheit 901C eine Vielzahl von parallelen NMOS-Implementierungen ist, die miteinander verbunden sind und der Drain mit dem ersten Stromversorgungsende gekoppelt ist, um V_DD einzuführen; Die erste Impedanzeinheit 902C ist durch einen unveränderlichen Widerstand R implementiert, und der Ausgangsstrom der Stromquelle 903C hängt von der ersten Impedanzeinheit 902C ab. Die Ausgangsspannung der Pegelverschiebungseinheit wird eingestellt, indem die Anzahl der NMOS eingestellt wird.
In 12D ist die zweite Schalteinheit 901D als eine NMOS-Implementierung gezeigt. Die erste Impedanzeinheit 902D kann durch einen Transistor implementiert werden. Insbesondere kann der Transistor eine Feldeffektröhre (z. B. PMOS, NMOS) sein, und die erste Impedanzeinheit 902D in 12D wird beispielhaft als durch eine Vielzahl von NMOS in Reihe implementiert gezeigt, und die Anzahl der NMOS entspricht unterschiedlichen Impedanzwerten, um den variablen Widerstand zu ersetzen. Insbesondere bezieht sich der Verbindungsmodus, der durch eine Vielzahl von NMOS in der ersten Impedanzeinheit 902D in Reihe geschaltet ist, auf: Das Gate und die Source jedes NMOS sind gekoppelt, und das Gate des ersten NMOS ist mit der Source des NMOS der zweiten Schalteinheit 901D verbunden, und die Source des letzten NMOS ist mit einem Ende der Stromquelle gekoppelt; Das Gate jedes anderen NMOS als des ersten und letzten ist mit der Source eines NMOS gekoppelt. In diesem Beispiel hängt der Ausgangsstrom der Stromquelle 903D von der Impedanz der ersten Impedanzeinheit 902D ab. Die Ausgangsspannung der Pegelverschiebungseinheit kann eingestellt werden, indem die Anzahl der NMOS eingestellt wird.
12A - 12D zeigen nur beispielhaft die Verformung mehrerer möglicher erster Impedanzeinheiten, anstatt erschöpfend zu sein. Es ist verständlich, dass die Implementierung der zweiten Schalteinheit der Pegelverschiebungseinheit, die Implementierung/variable/unveränderliche der ersten Impedanzeinheit und die Implementierung/variable/unveränderliche Kombination der Stromquelle/variable/unveränderlich usw. In den Schutzbereich der vorliegenden Anmeldung fallen können, die hier nicht aufgeführt ist.
Wie in 12E gezeigt, wird ein schematisches Schaltungsprinzip einer Pegelverschiebungseinheit gezeigt, die eine Schaltungsstruktur einer spezifischen Stromquelle enthält.
In dieser graphischen Ausführungsform umfasst die Stromquelle: Der erste Stromspiegel und der zweite Stromspiegel.
Der erste Stromspiegel umfasst: Der erste Zweig und der zweite Zweig, die jeweils von mindestens einem Paar von Co-Gate-Transistoren M₁ und M₂ abgeleitet werden, wobei das Gate mit dem Steuerende der Stromquelle gekoppelt ist; Eine zweite Impedanzeinheit R₂ ist in Reihe in dem ersten Zweig angeordnet; Ein Ende des ersten Zweiges und des zweiten Zweiges ist mit dem zweiten Stromversorgungsende gekoppelt, und das andere Ende des ersten Zweiges ist durch die zweite Impedanzeinheit geerdet; Die Spannung, auf die das zweite Stromversorgungsende und das erste Stromversorgungsende zugreifen, ist unterschiedlich. In einem optionalen Beispiel, wie in 12E gezeigt, sind ein Paar von Co-Gate-Transistoren M₁, M₂ in dem ersten Stromspiegel insbesondere als mindestens ein erstes PMOS und mindestens ein zweites PMOS implementiert, das als Co-Gate-Co-Source-Verbindung implementiert ist, d.h. die Zweige, in denen sich die Transistoren M₁ bzw. M₂ befinden, sind der erste Zweig bzw. der zweite Zweig. Sie sind mit einem gemeinsamen Gate verbunden und das Gate ist mit dem Steuerende der Stromquelle gekoppelt, und die Source der gemeinsamen Sourcenverbindung ist mit dem zweiten Stromversorgungsende verbunden; Der Drain des ersten PMOS ist über die zweite Impedanzeinheit mit dem Erdungsende gekoppelt; Wobei das zweite Stromversorgungsende und das erste Stromversorgungsende unterschiedliche Spannungen aufweisen. Zum Beispiel ist die V_DD, auf die das erste Stromversorgungsende in dem Bild zugreift, ein Hochspannungs-HV, während die Spannung, auf die das zweite Stromversorgungsende zugreift, ein Niederspannungs-LV ist.
Der zweite Stromspiegel umfasst: Der dritte Zweig und der vierte Zweig, die von mindestens einem Paar von Co-Gate-Transistoren (M₃ parallel zu M_4,1∼M_4,n) abgeleitet werden; Ein Ende des dritten Zweiges ist in Reihe mit einem anderen Ende des zweiten Zweiges gekoppelt, und das andere Ende des dritten Zweiges ist mit dem Erdungsende gekoppelt; Ein Ende des vierten Zweiges ist mit einem Ende der ersten Impedanzeinheit R₁ gekoppelt, und das andere Ende des vierten Zweiges ist geerdet, um eine proportionale Beziehung zwischen dem Strom zu bilden, der durch die zweite Impedanzeinheit R₂ und die erste Impedanzeinheit R₁ fließt. In einem optionalen Beispiel ist ein Paar von Co-Gate-Transistoren in dem zweiten Stromspiegel spezifisch als ein erstes NMOS (das ein Beispiel der Abbildung oder eine Vielzahl von parallelen, d.h. M₃, sein kann) und mindestens ein zweites NMOS (eine Vielzahl von parallelen, d.h. M_4,1~M_4,n), M₃ und M_4,1∼M_4,n sind jeweils ein dritter Zweig und ein vierter Zweig. Das Gate und der Drain von M₃ sind mit dem Drain des zweiten PMOS (M2) gekoppelt, und die Source von M₃ ist mit dem Erdungsende gekoppelt; M_4,1∼M_4,n ist durch das gemeinsame Gate mit M₃ verbunden, dessen Drain mit einem Ende der ersten Impedanzeinheit R₁ gekoppelt ist, dessen Source mit dem Erdungsende gekoppelt ist.
Der vierte Zweig umfasst n (n ≥ 2) Verzweigungen mit jeweils einem Transistor (d.h. einem der zweiten NMOS, M_4,1∼M_4,n), wobei Transistoren für jeden Zweig ausgewählt werden können, um mit Transistoren in dem dritten Zweig verbunden oder getrennt zu werden, um einen proportionalen Wert zwischen den Strömen einzustellen, die durch die erste Impedanzeinheit und die zweite Impedanzeinheit fließen. In einem spezifischen Implementierungsbeispiel, wie in 12E gezeigt, sind die Drains von M_4,1∼M_4,n miteinander gekoppelt und mit einem Ende der ersten Impedanzeinheit R₁ gekoppelt und bilden eine Ausgangsspannung Vout.
M_4,1~ M_4,n bilden das Transistorarray M4. Gates von M_4,2~M_4,n sind jeweils über das jeweilige dritte Schaltelement S3 mit dem Gate von M_4,1 gekoppelt und über das vierte Schaltelement S4 mit dem Erdungsende gekoppelt.
Optional umfasst die Stromquelle auch einen Operationsverstärker, der umfasst: Negativer Eingang, der auf die Referenzspannung V_REF zugreift; Ein positiver Elektrodeneingang, der mit einem Ende der zweiten Impedanzeinheit R₂ gekoppelt ist, um die Referenzspannung anzulegen, und das andere Ende der zweiten Impedanzeinheit R₂ ist geerdet; Ein Ausgang zum Steuern der Stromquelle. In spezifischen Beispielen ist V_REF typischerweise 1V-1,2V, hat eine hohe Genauigkeit und ist temperaturunabhängig, und eine negative Rückkopplungsschleife, die aus einem Operationsverstärker und einem ersten PMOS (d.h. M₁) besteht, macht die Spannung V₁ = V_REF.
Der Strom, der in dem Zweig jedes Stromspiegels erzeugt wird, hängt mit dem Verhältnis der Anzahl von MOS-Röhren in jedem Zweig zusammen. Es sollte angemerkt werden, dass, obwohl die M₁, M₂, M₃ und M₅, die in dem dargestellten Beispiel gezeigt sind, alle eins sind, die tatsächliche Anzahl geändert werden kann, wie sie parallel durch mehrere MOS-Röhren implementiert werden kann, unter Bezugnahme auf 901C in 12 und dergleichen.
Zum Beispiel sind in dem ersten Stromspiegel die Parameter der M₁- und M₂-Vorrichtungen gleich und die Anzahl ist gleich, so dass der Strom, der durch den zweiten Zweig fließt, in dem sich M₂ befindet, gleich dem Strom ist, der durch R₂ in dem ersten Zweig fließt.
Im zweiten Stromspiegel hat M₃ die gleichen Vorrichtungsparameter wie jedes NMOS in M_4,1-M_4,n, und das Mengenverhältnis beträgt 1: n, Daher ist das Verhältnis der Ströme, die durch R₂ und R₁ fließen, 1: n, Die Spannung an beiden Enden der ersten Impedanzeinheit R₁ ist n * V_REF/R₂ * R₁, und der Wert von n wird durch Ein- oder Ausschalten der Schalter S3 und S4 eingestellt, um eine Einstellung der Stromproportionalbeziehung zu erreichen, um eine genaue Steuerung der Spannung an beiden Enden von R₁ zu erreichen.. Darüber hinaus wird V_out durch eine stabile V_REF stabil ausgegeben. Das Gate der zweiten Schalteinheit M₅ ist mit dem Ausgang der Auswahleinheit verbunden, um ein Spannungssignal zu empfangen, das von der Lichtdetektionseinheit des ausgewählten Messkanals ausgegeben wird. Die Spannung am ersten Versorgungsende ist die V_DD des vorherigen Beispiels, und seine Amplitude kann beispielhaft 12 V betragen. Die Amplitude der Spannung LV am zweiten Versorgungsende beträgt beispielhaft 1,8 V oder 5 V oder dergleichen.
Die Spannung zwischen V_IN und Vout ist die Summe der Gate-Source-Spannung des zweiten Schaltelements M₅ (nicht gezeigt, kann als V_GS dargestellt werden) und der Spannung an beiden Enden der ersten Impedanzeinheit R₁. Unter diesen bezieht sich die Gate-Source-Spannung V_GS nur auf den Strom, der durch die erste Impedanzeinheit R₁ fließt, und der Strom, der durch die erste Impedanzeinheit R₁ fließt, wird durch das Verhältnis der Anzahl von Transistoren in M₃ und M₄ bestimmt, und eine genaue Steuerung der Spannungseinstellung der Pegelverschiebungseinheit kann durch Einstellen des Schaltzustands jedes Transistors in M₄ erreicht werden. Insbesondere, wenn die S3-Leitung, die durch das Gate eines Transistors in M₄ verbunden ist, eingeschaltet ist und S4 getrennt ist, befindet sich der Transistor in einem Leitungszustand und der Zweig, in dem er sich befindet, fließt durch den Strom; Alternativ, wenn das S3, das mit dem Gate eines Transistors in M4 verbunden ist, getrennt ist und S4 eingeschaltet ist, befindet sich der Transistor in einem ausgeschalteten Zustand und es fließt kein Strom durch den Zweig. Wenn daher mehr Transistoren in M4 eingeschaltet werden, ist der Strom, der durch die erste Impedanzeinheit R₁ fließt, größer, was die Spannung an beiden Enden von R₁ erhöht; Umgekehrt, je weniger Transistoren in M4 eingeschaltet werden, desto kleiner ist die Spannung an beiden Enden von R₁.
Das erste PMOS (M₁), das zweite PMOS (M₂), das erste NMOS (M₃) und mindestens ein zweites NMOS (M_4,1∼M_4,n) und das zweite Schaltelement (M₅) können alle Hochspannungstransistoren sein.
In einigen Ausführungsformen haben Vorrichtungen (wie SiPM oder SPAD) verschiedener Arten von Lichtdetektionseinheiten unterschiedliche Betriebsspannungen, wie 4V, 8V und 12V. In praktischen Anwendungen können die Betriebsspannungsparameter jeder Lichtdetektionseinheit, wie die Betriebsspannung der Lichtdetektionseinheit D 1 von 4 V, die Betriebsspannung der Lichtdetektionseinheit D3 von 12 V usw. Vorgemessen werden, und die gemessenen Betriebsspannungsparameter können in einem Speichermedium (z. B. Register, RAM, ROM, Festplatte usw.) zum Lesen gespeichert werden, um die Stromversorgungseinstelleinheit zu steuern, um einen angepassten Spannungswert V_DD entsprechend der Lichtdetektionseinheit jedes Messkanals bereitzustellen, wodurch eine geeignete Rückwärtsvorspannung für die Lichtdetektionseinheit bereitgestellt wird, um ihren Betrieb zu aktivieren.
Zusätzlich kann in einigen Ausführungsformen ein Temperatursensor zu der Lichtdetektionsschaltung hinzugefügt werden, um die Umgebungstemperatur der Schaltung zu erfassen, so dass die umgekehrte Durchbruchspannungskompensationsberechnung der Lichtdetektionseinheit weiter entsprechend der erfassten Temperaturänderung durchgeführt werden kann. Insbesondere wird der Durchbruchspannungswert bei verschiedenen Temperaturen an das Speichermedium zurückgeführt, und der Speicherwert kann im Voraus mit dem gespeicherten Rückwärtsdurchbruchspannungsänderungswert und dem angepassten Rückwärtsvorspannungswert korreliert werden, so dass ein geeigneter Rückwärtsdurchbruchspannungswert gemäß dem Rückwärtsdurchbruchspannungsänderungswert bereitgestellt werden kann, der für die Steuerung der Stromversorgungseinstelleinheit verwendet werden kann, um die kompensierte V_DD einzustellen. In einigen Beispielen kann auch eine Abfragetabelle eingestellt werden, um den gespeicherten Rückwärtsdurchbruchspannungsänderungswert und den angepassten Rückwärtsvorspannungswert zum Abfragen des Rückwärtsvorspannungswerts zu korrelieren.
Wie in 13 gezeigt, wird ein schematisches Strukturdiagramm der Lichtdetektionsschaltung in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung gezeigt.
Verglichen mit 10 umfasst die Signalverarbeitungsschaltung, die in 13 auf der hinteren Stufe der Pegelverschiebungseinheit gezeigt ist, ferner: Die Integraloperationseinheit 306 und die Analog-Digital-Umwandlungseinheit 307.
Die Integraloperationseinheit 306 ist mit einem Ausgang der Pegelverschiebungseinheit 305 gekoppelt, um eine Integraloperation basierend auf dem empfangenen elektrischen Signal durchzuführen, um ein Operationsergebnis zu erhalten. In einigen Ausführungsformen kann die Integraloperationseinheit 306 einen Integrator umfassen, der eine Niederspannungsvorrichtung sein kann, und die Betriebsspannung kann beispielsweise 1,8 V, 5 V oder dergleichen sein, um das Ausgangssignal der Auswahleinheit von einer Hochspannung in eine für den Integrator geeignete Niederspannung durch die Pegelverschiebungseinheit 305 der Vorstufe umzuwandeln und dann in den Integrator für eine Integraloperation einzugeben.
In dem Anwendungsbeispiel wird eine geeignete Betriebsspannung für die Lichtdetektionseinheitsanordnung durch die Stromversorgungseinstelleinheit bereitgestellt, um eine geeignete Rückwärtsvorspannungsspannung zu erzeugen, damit die Lichtdetektionseinheit normal arbeitet. Bei der Detektion des Echosignals wird mindestens ein erstes Schaltelement des entsprechenden Messkanals in der Schalteranordnung durch ein Schaltsteuersignal eingeschaltet (das zweite Schaltelement kann gleichzeitig getrennt werden), um mindestens eine der gekoppelten Lichtdetektionseinheiten, die zu dem Messkanal gehören, in einem Betriebszustand zu halten (auch das zweite Schaltelement kann gleichzeitig eingeschaltet werden), so dass mindestens eine der gekoppelten Lichtdetektionseinheiten, die zu dem Nicht-Messkanal gehören, keinen unnötigen Stromverbrauch erzeugt und kein externes Interferenzlicht detektiert, um ein Übersprechen des Messkanals zu erzeugen.
Ferner wird das Ausgangssignal des Messkanals durch die Auswahleinheit 303 ausgewählt und in die Pegelverschiebungseinheit 305 für die Pegelumwandlung eingegeben, wie zum Beispiel von der Hochspannungsumwandlung in ein Niederspannungssignal, das für die Integraloperationseinheit 306 der hinteren Stufe geeignet ist, und in die Integraloperationseinheit 306 eingegeben. Die Integraloperationseinheit 306 führt eine Operation der Energieinformation des Echosignals durch, die durch den Messkanal gemäß dem Eingangssignal erhalten wird, um eine analoge Signalform der Energieinformation zu erhalten, und kann an die Analog-Digital-Umwandlungseinheit 307 ausgegeben werden, um die Energieinformation des digitalen Signals umzuwandeln, und dann an das Steuermodul 308 des Lidars zum Berechnen des Detektionsergebnisses des Messkanals gesendet werden.
In einigen Ausführungsformen kann die Schaltungsimplementierung der Integraloperationseinheit 306 beispielsweise in 14A und 14B gezeigt sein.
14A zeigt ein Schaltungsschema der RC-Integraloperationseinheit in einer Ausführungsform der vorliegenden Anwendung. Die RC-Integraloperationseinheit umfasst einen Operationsverstärker, wobei der positive Elektrodeneingang (+) des Operationsverstärkers mit einem Ende des Widerstands R und des Kondensators C gekoppelt ist, der negative Elektrodeneingang (-) mit der Referenzspannung gekoppelt werden kann und das andere Ende des Kondensators C mit dem Ausgang des Operationsverstärkers gekoppelt ist; Das andere Ende des Widerstands R (d.h. das linke Ende in der Figur) dient zum Eingeben des Ausgangssignals der Pegelverschiebungseinheit der Vorstufe.
14B zeigt ein Schaltungsschema der 14B-Integraloperationseinheit in einer Ausführungsform der vorliegenden Anwendung. Gm ist ein Transkonduktanzverstärker, dessen Ausgang mit einem Ende des Kondensators C gekoppelt ist und das andere Ende des Kondensators C geerdet ist. Der Eingang von Gm dient zum Eingeben des Ausgangssignals der Pegelverschiebungseinheit der Vorstufe.
Die Analog-Digital-Umwandlungseinheit ist mit einem Ausgang der Integraloperationseinheit gekoppelt, um eine Analog-Digital-Umwandlung gemäß dem Operationsergebnis durchzuführen. In einigen Ausführungsformen kann die Analog-Digital-Umwandlungseinheit einen Analog-Digital-Wandler (ADC) zum Umwandeln von analogen Signalen in digitale Signale umfassen.
In einigen Beispielen kann der Ausgang der Analog-Digital-Umwandlungseinheit mit einem Steuermodul des Lidars gekoppelt sein, das durch ein feldprogrammierbares Logikgatterarray (Field-Programmable Gate Array, FPGA), ein On-Chip-System (System On Chip, SoC) oder eine andere Verarbeitungsschaltung implementiert werden kann.
Wie in 15 gezeigt, wird ein schematisches Strukturdiagramm der Lichtdetektionsschaltung in einer spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung gezeigt.
15 basiert auf der Schaltungsstruktur von 13 und stellt eine Lichtdetektionseinheitsanordnung 1201, eine Schalteranordnung 1202, eine Auswahleinheit 1203, eine Spannungseinstelleinheit 1204, eine Pegelverschiebungseinheit 1205, eine Integraloperationseinheit 1206, eine Analog-Digital-Umwandlungseinheit 1207 und dergleichen in möglichen spezifischen Ausführungsformen bereit. Das Operationsergebnis des digitalen Signals, das von der Analog-Digital-Umwandlungseinheit 1207 ausgegeben wird, kann an das Steuermodul 1208 übertragen werden, um die optische Energieinformation des Echosignals durch das Steuermodul 1208 zu berechnen.
Insbesondere kann die Stromversorgungseinstelleinheit 1204 durch ein Buck-Boost-Schaltnetzteil implementiert werden, und die Schaltanordnung 1202 und die Lichtdetektionseinheitsanordnung 1201 können durch das Beispiel der 7A-Ausführungsform implementiert werden; Die Pegelverschiebungseinheit 1205 kann beispielhaft in Form von 11 gezeigt werden, wobei die variable Stromquelle auch gemäß der Implementierung von 12E implementiert werden kann; Die Integraloperationseinheit 1206 wird beispielhaft durch eine RC-Integraloperationseinheit implementiert und kann beispielhaft einen Schalter an beiden Enden des Kondensators parallel schalten, um einen Bypass-Kondensator auszuwählen, und einen Schalter in Reihe in der Verbindungsleitung zwischen dem Eingang, der einem Ende des Widerstands entspricht, und dem Ausgang der Pegelverschiebungseinheit 1205 der Vorstufe zum Steuern des Einschaltens der Integraloperationseinheit 1206 und der Vorstufe.
Es ist verständlich, dass die Struktur der spezifischen Lichtdetektionsschaltung, die in 15 gezeigt ist, nur ein Beispiel ist, das nach Bedarf geändert werden kann, ohne ihre Implementierung zu begrenzen.
Wie in 16 gezeigt, wird ein schematisches Strukturdiagramm des Lidars in einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung gezeigt.
In diesem Beispiel umfasst das Lidar 1300 ein Lichtemissionsmodul 1301, ein Lichtdetektionsmodul 1302 und ein Steuermodul 1303. Das Lichtemissionsmodul 1301 umfasst eine Lichtemissionseinheitsanordnung 1311, wobei die Lichtemissionseinheitsanordnung 1311 eine Vielzahl von Lichtemissionseinheiten 13111 umfasst. Die Lichtemissionseinheit 13111 kann durch mindestens einen Lichtemitter implementiert werden, der ein Laser sein kann, z. B. ein oberflächenemittierender Laser mit vertikaler Kavität (Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL) oder ein kantenemittierender Laser (Edge Emitting Laser, EEL).
Das Lichtemissionsmodul 1301 kann auch eine Sendelinse 1312 und eine Treiberschaltung 1313 für die Lichtemissionseinheitsanordnung 1311 umfassen.
Das Lichtdetektionsmodul 1302 enthält eine Lichtdetektionsschaltung 1320. Die Lichtdetektionsschaltung 1320 kann unter Bezugnahme auf eine Lichtdetektionsschaltung in den vorherigen Ausführungsformen von 6, 8, 10, 13 oder 15 implementiert werden. Die Lichtdetektionsschaltung 1320 umfasst eine Lichtdetektionseinheitsanordnung 1321 und eine mehrstufige Signalverarbeitungsschaltung zum Auslesen ihres Ausgangssignals (z. B. eine Schaltanordnung, eine Auswahleinheit, eine Versorgungsspannungseinstelleinheit 1, eine Pegelverschiebungseinheit, eine Integraloperationseinheit und eine Analog-Digital-Umwandlungseinheit und kann auch ein Verarbeitungsmodul aufweisen oder nicht haben). Die Lichtdetektionseinheitsanordnung 1321 enthält eine Vielzahl von Lichtdetektionseinheiten 13211, und die Lichtdetektionseinheit 13211 kann mindestens einen Lichtdetektor (z. B. SiPM oder SPAD) umfassen.
Jede Lichtemissionseinheit 13111 gibt ein übertragenes Signal aus, und das Lidar 1300 wird durch die Sendelinse 1312 (z. B. Formung/Kollimation) emittiert, und wenn das Hindernis A angetroffen wird, wird ein Echosignal gebildet, und das Echosignal tritt in das Lidar 1300 ein und wird von jeder Lichtdetektionseinheit 13211 in der Lichtdetektionseinheitsanordnung 1321 durch die Empfangslinse 1322 (z. B. Formung/Konvergenz) detektiert. In einigen Ausführungsformen bilden eine Lichtemissionseinheit 13111 und eine Lichtdetektionseinheit 13211 einen Detektionskanal, das heißt, das Echosignal, das durch Reflexion des übertragenen Signals einer Lichtemissionseinheit 13111 gebildet wird, wird durch eine Lichtdetektionseinheit 13211 detektiert, und wenn N zu der Lichtemissionseinheit 13111 und der Lichtdetektionseinheit 13211 vorhanden ist, können N Detektionskanäle entsprechend gebildet werden, wobei jeder Detektionskanal einem anderen Sichtfeld entsprechen kann.. Optional kann das Sichtfeld zwischen den Detektionskanälen überlappend oder nicht überlappend sein. Unter diesen ist der Erfassungskanal, der ausgewählt wurde, der oben beschriebene Messkanal, während der Rest, der nicht ausgewählt wurde, ein Nicht-Messkanal ist.
Das Steuermodul 1303, gekoppelt mit dem Lichtemissionsmodul 1301 und dem Lichtdetektionsmodul 1302, ist konfiguriert, um ein Schaltsignal an die Schalteranordnung zu übertragen, um einen Schaltzustand der ersten Schalteinheit des Teils einzustellen, um die Lichtdetektionseinheit anzutreiben, die mit der ersten Schalteinheit des Antriebsabschnitts gekoppelt ist, um ein optisches Signal zu detektieren; Ferner ist der Schaltzustand der verbleibenden ersten Schalteinheit so eingestellt, dass die Lichtdetektionseinheit, die mit den verbleibenden ersten Schalteinheiten gekoppelt ist, ausgeschaltet wird. Insbesondere kann das Steuermodul eine FPGA-, SoC- oder andere Verarbeitungsschaltungsimplementierung sein. Die obigen Ausführungsformen, wie die in 13 oder 15 beschriebenen Verarbeitungsmodule 308 oder 1208, können sich in dem Steuermodul 1303 befinden oder in das Lichtdetektionsmodul 1302 integriert sein, um mit dem Steuermodul 1303 zu kommunizieren.
Ein Lichtdetektionsverfahren kann auch in einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung bereitgestellt werden. Das Lichtdetektionsverfahren kann auf ein Lidar in der vorherigen Ausführungsform angewendet werden, um den Betrieb der Lichtdetektionsschaltung zu steuern. Insbesondere kann das Verfahren durch ein Steuermodul in dem Lidar oder eine Simulation des Entwurfs der Lichtdetektionsschaltung in der EDA-Software durchgeführt werden.
Das Lichtdetektionsverfahren kann umfassen:

Übertragen eines Schaltsignals an die Schalteranordnung, um den Schaltzustand der ersten Schaltereinheit des Teils einzustellen, um die Lichtdetektionseinheit (die zu dem Messkanal gehört), die mit der ersten Schaltereinheit des Antriebsabschnitts gekoppelt ist, anzutreiben, um das optische Signal zu erfassen; Ferner ist der Schaltzustand der verbleibenden ersten Schalteinheit so eingestellt, dass die Lichtdetektionseinheit (die zu dem Nicht-Messkanal gehört), die mit der ersten Schalteinheit gekoppelt ist, ausgeschaltet ist und sich in einem nicht funktionierenden Zustand befindet.

In einigen Ausführungsformen wird ein Schaltsignal an einen Teil der ersten Schalteinheit in der Schalteranordnung angelegt, um die gekoppelte Lichtdetektionseinheit anzutreiben, um zu starten, umfassend: Schaltsignale werden nacheinander an jede erste Schalteinheit in einem Teil der Schaltanordnung angelegt, und jede Lichtdetektionseinheit wird entsprechend angesteuert.
Ein Beispiel wird verwendet, um den Prozess zu veranschaulichen, der von der obigen Lichtdetektionseinheit einzeln Zum Beispiel werden in einem Array von Lichtdetektionseinheiten in Form eines Online-Arrays oder eines Flächenarrays bei jeder Detektion eine oder mehrere aktivierte Lichtdetektionseinheiten (die einem oder mehreren Messkanälen entsprechen können) detektiert, und das nächste Mal werden eine oder mehrere andere Lichtdetektionseinheiten (entsprechend einem oder mehreren anderen Messkanälen) zur Detektion aktiviert, und so weiter, bis alle Lichtdetektionseinheiten (jeder Detektionskanal) abwechselnd arbeiten und dann erneut zirkulieren.
Unter diesen kann eine Vielzahl von Lichtdetektionseinheiten, die zusammen aktiviert sind, eine Spalte von Lichtdetektionseinheiten in der Lichtdetektionseinheitanordnung, eine Teillichtdetektionseinheit in einer Spalte, eine Zeile von Lichtdetektionseinheiten oder eine Teillichtdetektionseinheit in einer Zeile sein. Alternativ kann jede der gleichen Lichtdetektionseinheiten auf der Lichtdetektoranordnung in einer ähnlichen räumlichen Position gruppiert werden, und die Vielzahl von Lichtdetektionseinheiten, die jedes Mal zusammen aktiviert werden, kann auch von jeder Lichtdetektionseinheitengruppe stammen, wobei jede Lichtdetektionseinheitengruppe einem Kanal entsprechen kann, so dass eine Vielzahl von Lichtdetektionseinheiten, die zu verschiedenen Kanälen gehören, relativ weit von der räumlichen Position entfernt sind, um das Übersprechen zwischen den Kanälen zu reduzieren.
Ein computerlesbares Speichermedium kann auch in einer Ausführungsform der vorliegenden Anwendung bereitgestellt werden, die Programmbefehle speichert, die das Lichtdetektionsverfahren zur Laufzeit ausführen. Das heißt, die Schritte des obigen Lichtdetektionsverfahrens können als Programmbefehle (z. B. Software oder Computercode) implementiert werden, die in dem lesbaren Speichermedium (z. B. CD-ROM, RAM, Diskette, Festplatte oder magnetooptische Platte) gespeichert werden können, oder als Programmbefehle, die in einem entfernten Aufzeichnungsmedium oder einem nicht temporären maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert sind und in einem lokalen Aufzeichnungsmedium gespeichert werden, so dass das Lichtdetektionsverfahren von einem Allzweckcomputer, einem dedizierten Prozessor oder einer programmierbaren oder dedizierten Hardware (z. B. SoC oder FPGA usw.) gelesen und ausgeführt werden kann.
Zusammenfassend umfassen die Lichtdetektionsschaltung, das Lichtdetektionsverfahren, das Lidar und das Speichermedium, die durch die vorliegende Anmeldung bereitgestellt werden, wobei die Lichtdetektionsschaltung umfasst: Ein Array von Lichtdetektionseinheiten, umfassend: Eine Vielzahl von Lichtdetektionseinheiten zum Empfangen eines optischen Signals, um ein entsprechendes elektrisches Signal zu erzeugen; Eine Schalteranordnung, umfassend eine Vielzahl von ersten Schaltereinheiten; Jede erste Schalteinheit ist entsprechend mit einer Lichtdetektionseinheit gekoppelt; Jede erste Schalteinheit ist konfiguriert, um den Arbeitszustand der gekoppelten Lichtdetektionseinheit zu steuern, so dass der Signalausgang der gekoppelten Lichtdetektionseinheit das elektrische Signal ausgibt; Eine Auswahleinheit zum Auswählen einer Lichtdetektionseinheit in einem Arbeitszustand zum Ausgeben des elektrischen Signals. Durch Einstellen des Schaltzustands jeder der ersten Schalteinheiten der Schaltanordnung in der Lichtdetektionsschaltung kann die Lichtdetektionseinheit, die zusammenarbeiten muss, ausgewählt werden, um den Betrieb zu aktivieren, und die Lichtdetektionseinheit, die nicht arbeiten muss, kann in einen Zustand eingestellt werden, der nicht aktiviert werden kann, wodurch Störungen wie externes Umgebungslicht vermieden werden, was nicht nur die Genauigkeit der Lidardetektion verbessert, sondern auch unnötigen Energieverbrauch vermeidet.
Im Hinblick auf das Problem, dass das Echopulssignal im Stand der Technik unter Verwendung einer Spitzenhalteschaltung und eines ADC mit mittlerer und niedriger Geschwindigkeit abgetastet wird, stellt die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Impulssignalspitzendetektionssystem bereit, das eine Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung basierend auf einer Spitzenhalteabtastschaltung und einer ADC-Schaltungsstruktur hinzufügt, um die Spitzensignale einer Vielzahl von Echopulssignalen getrennt abzutasten und zu speichern und die Spitzensignale, die einzeln gespeichert sind, für den ADC abzutasten.
Wie in 17 gezeigt, ist es ein Strukturblockdiagramm eines Impulssignalspitzendetektionssystems einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In dieser Ausführungsform umfasst das System: Die Spitzendetektionsschaltung 401, die Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung 402 und die Analog-Digital-Umwandlungsschaltung 403, die sequentiell mit dem Signal verbunden sind. Davon:

Die Spitzendetektionsschaltung 401 ist konfiguriert, um ein zu erfassendes Impulssignal zu empfangen, ein Spitzensignal des Impulssignals zu erfassen und es an die Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung 402 auszugeben;
Die Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung 402 ist konfiguriert, um jedes Spitzensignal des zu erfassenden Impulssignals getrennt abzutasten und zu speichern;
Die Analog-Digital-Umwandlungsschaltung 403 ist konfiguriert, um jedes Spitzensignal, das in der Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung gespeichert ist, nacheinander abzutasten und Abtastdaten auszugeben, die dem zu erfassenden Impulssignal entsprechen.

In praktischen Anwendungen umfasst die Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung 402 zwei oder mehr Abtast- und Halteschaltungen. Eine spezifische Anzahl von Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltungen kann basierend auf einem Impulsfrequenzbereich des zu erfassenden Impulssignals und einer Umwandlungsfrequenz des Analog-Digital-Wandlers eingestellt werden.
Das Impulssignalspitzendetektionssystem, das durch die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird, fügt eine Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung basierend auf der Spitzenhalteabtastschaltung und der ADC-Schaltungsstruktur hinzu, und jede Abtast- und Halteschaltung in der Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung tastet die Spitzensignale der Vielzahl von Echopulssignalen nacheinander ab und speichert sie, wodurch das Zeitintervall der Vielzahl von Echopulssignalen in dem zu erfassenden Impulssignal näher ist, wodurch die Genauigkeit der Echopulssignalabtastung effektiv verbessert wird.
Das Abtasttiming der Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung 402 kann durch das erste Steuersignal CK<1-N> gesteuert werden, das heißt, das erste Steuersignal CK<1-N> steuert die Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung 402, um jedes Spitzensignal in dem Impulssignal sequentiell abzutasten und zu speichern.
Wie in 18 gezeigt, kann das erste Steuersignal CK<1-N> durch den ersten Komparator 51 und den Taktgenerator 52 erzeugt werden. Davon:

Die zwei Eingänge des ersten Komparators 51 geben jeweils ein Ausgangssignal PKD_OUT des zu erfassenden Impulssignals INPUT und der Spitzendetektionsschaltung 401 ein, um das zu erfassende Impulssignal INPUT in ein digitales Impulssignal umzuwandeln und es an den Taktgenerator 52 auszugeben.

Es ist anzumerken, dass das zu erfassende Impulssignal ein negatives Impulssignal oder ein positives Impulssignal sein kann. Die Spitzendetektionsschaltung 401 weist eine Spannungsfolgefunktion auf, und dementsprechend kann das Ausgangssignal PKD_OUT der Spitzendetektionsschaltung 401 auch ein negatives Impulssignal oder ein Vorwärtsimpulssignal sein.
In dem Fall, in dem das Ausgangssignal PKD_OUT der Spitzendetektionsschaltung 401 ein negatives Impulssignal ist, wenn das zu erfassende Impulssignal größer als das Ausgangssignal der Spitzendetektionsschaltung ist, zeigt es an, dass ein Spitzensignal erfasst wurde, und der Taktgenerator gibt das erste Steuersignal aus. Umgekehrt gibt der Taktgenerator das erste Steuersignal aus, wenn das Ausgangssignal PKD_OUT der Spitzendetektionsschaltung 401 ein Vorwärtsimpulssignal ist, wenn das zu erfassende Impulssignal kleiner als das Ausgangssignal der Spitzendetektionsschaltung ist. Die Erzeugung des ersten Steuersignals wird weiter erläutert, indem das Ausgangssignal PKD_OUT der Spitzendetektionsschaltung 401 als ein negatives Impulssignal verwendet wird.
Wie in 19 gezeigt, ist das zu detektierende Impulssignal INPUT ein negativer Impuls als ein Beispiel, und wenn t < t1 ist, gibt INPUT < PKD_OUT, der erste Komparator 51 einen niedrigen Pegel aus; Zum Zeitpunkt t1 erfasst die Spitzendetektionsschaltung 401 einen Spitzenwert des zu erfassenden Impulssignals INPUT und behält den Spitzenwert bis zum Zeitpunkt t2 bei; Wenn t2 > t> t1, INPUT > PKD_OUT, der erste Komparator 51 einen hohen Pegel ausgibt. Wobei t1 eine Impulsspitzenhaltezeit in dem Ausgangssignal der Spitzendetektionsschaltung 401 ist und t2 eine Rücksetzzeit der Spitzendetektionsschaltung 401 ist. Zum Zeitpunkt t2 wird die Spitzendetektionsschaltung 401 zurückgesetzt, und dann wird das nächste Spitzensignal in dem zu erfassenden Impulssignal INPUT erneut detektiert.
Der Taktgenerator 52 erzeugt ein erstes Steuersignal CK<1-N> basierend auf dem digitalen Impulssignal CMP_OUT, das von dem ersten Komparator 51 ausgegeben wird.
Insbesondere, wenn der erste Komparator 51 den Spitzenwert des Eingangssignals INPUT detektiert, das heißt, wenn der Komparator einen hohen Pegel ausgibt, gibt der Taktgenerator 52 das erste Steuersignal CK<1-N> aus, um zu steuern, dass die Abtast- und Halteschaltung 1-N nacheinander eingeschaltet wird, wobei jeweils nur eine Abtast- und Halteschaltung mit der Spitzendetektionsschaltung 401 verbunden ist, wobei CK<1> der ersten Impulsspitze in dem zu erfassenden Impulssignal INPUT entspricht, um die erste Abtast- und Halteschaltung mit der Spitzendetektionsschaltung 401 abzutasten und zu speichern; CK<2> entspricht der zweiten Impulsspitze in dem zu erfassenden Impulssignal INPUT zum Steuern, dass die zweite Abtast- und Halteschaltung mit der Spitzendetektionsschaltung 401 verbunden ist, so dass die zweite Abtast- und Halteschaltung die zweite Impulsspitze abtastet und speichert, die von der Spitzendetektionsschaltung 401 detektiert wird, und so weiter. Die Anzahl N der Abtast- und Halteschaltungen wird durch die Impulsfrequenz des Eingangssignals INPUT und die Umwandlungsfrequenz der Analog-Digital-Umwandlungsschaltung 403 bestimmt.
In dem Impulssignalspitzendetektionssystem der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden basierend auf dem Ausgangssignal der Spitzendetektionsschaltung der erste Komparator und der Taktgenerator verwendet, um ein erstes Steuersignal zu erzeugen, um den Abtastzeitpunkt jederAbtast- und Halteschaltung in der Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung zu steuern, so dass jede Abtast- und Halteschaltung nacheinander die Spitzensignale des Mehrfachechopulses abtastet und speichert, wodurch die Genauigkeit des abgetasteten Signals besser sichergestellt werden kann. Durch Auswählen der gespeicherten Spitzensignale eins nach dem anderen zum Abtasten durch den ADC kann die Abtastung jedes Spitzensignals auch für den Fall realisiert werden, in dem das Zeitintervall der Vielzahl von Echopulssignalen in dem zu erfassenden Impulssignal nahe ist, was die Genauigkeit der Echopulssignalabtastung effektiv verbessert.
Ferner kann der Taktgenerator 52 auch ein zweites Steuersignal PKD_RST zum Zurücksetzen der Spitzendetektionsschaltung 401 basierend auf dem digitalen Impulssignal CMP_OUT erzeugen, das von dem ersten Komparator 51 ausgegeben wird, d.h. das zweite Steuersignal PKD_RST ist ein Rücksetzsignal der Spitzendetektionsschaltung 401. Insbesondere, nachdem die Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung 402 jedes Spitzensignal in dem zu erfassenden Impulssignal abgetastet und gespeichert hat, setzt das zweite Steuersignal die Spitzendetektionsschaltung 401 zurück, so dass die Spitzendetektionsschaltung 401 das nächste Spitzensignal in dem zu erfassenden Impulssignal erneut detektiert.
Durch Zurücksetzen der Spitzendetektionsschaltung 401 durch das zweite Steuersignal kann die Spitzendetektionsschaltung 401 effektiv eine Vielzahl von Impulssignalspitzen in dem zu erfassenden Impulssignal erfassen.
In einer spezifischen Ausführungsform kann die Spitzendetektionsschaltung 401 in 20 gezeigt sein, wobei die Spitzendetektionsschaltung 401 umfasst: Transkonduktanz-Operationsverstärker OTA, Gleichrichterstromspiegel (Rectifier Current Mirrors, RCM), Kondensator CH und MOS-Röhre Mrst, bestehend aus MOS-Röhren M₁ und M₂. In diesem Beispiel wird RCM (Rectifier Current Mirrors, Gleichrichterstromspiegel) verwendet, um einen Single-Assistenten zu implementieren, und die MOS-Röhre Mrst fungiert als Schalter. Der Arbeitsprozess dieser Schaltung ist in drei Phasen unterteilt: Zurücksetzen, Abtasten und Halten.
In der Rücksetzphase ist der RST hoch, die MOS-Röhre Mrst wird eingeschaltet und die Ausgangsspannung Vo wird auf Null zurückgesetzt.
In der Abtastphase ist der RST niedrig und die MOS-Röhre Mrst ist ausgeschaltet, und wenn V₁ > Vo ist, steuert der Transkonduktanzverstärker OTA den RCM, um den Kondensator CH zu laden, wobei der RCM-Einzelassistent eingeschaltet wird und nur der Kondensator CH geladen wird und V_o allmählich auftritt; Wenn V_o > V_i ist, liegt die Ausgangsspannung des Transkonduktanzverstärkers OTA nahe an der VDD und der Ladestrom sinkt auf 0.
Nachdem der Kondensator CH auf den Spitzenwert des Impulses abgetastet wurde, tritt er in den Haltezustand ein und Vo ändert sich nicht mit Vi.
In einer spezifischen Ausführungsform, wie in 21 gezeigt, umfasst jede Abtast- und Halteschaltung in der Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung 402: Abtastschalter K1, K2, ..., KN, Operationsverstärker OPA und Kondensator CSH. Der Abtastschalter ist mit einem Ausgang der Spitzendetektionsschaltung 401 und einem Vorwärtseingang des Operationsverstärkers OPA verbunden, wobei der Kondensator CSH mit einem Vorwärtseingang und einem Boden des Operationsverstärkers OPA verbunden ist, wobei ein negativer Eingang des Operationsverstärkers OPA mit einem Ausgang des Operationsverstärkers OPA verbunden ist. Der Operationsverstärker wird verwendet, um Übersprechen zwischen verschiedenen Kanälen zu vermeiden und gleichzeitig als Puffer zu fungieren.
Dabei werden die Abtastschalter K1, K2, ..., KN jeweils durch das erste Steuersignal CK<1-N> gesteuert. Der Kondensator CSH wird verwendet, um den Spitzenwert des Impulssignals zu speichern, zum Beispiel, wenn der CK<1> Steuerschalter K1 eingeschaltet ist, wird PKD_OUT in die entsprechende Abtast- und Halteschaltung von CK<1> eingegeben, PKD_OUT lädt den Kondensator CSH und der endgültige Kondensator CSH speichert die Gleichspannung in PKD_OUT, d.h. die Spitzenspannung des Impulssignals. Gemäß dem Prinzip virtueller Kurzschluss und virtuelles Abschalten des Verstärkers gibt der Ausgang des Operationsverstärkers OPA die Spitzenspannung des Impulssignals aus, die in dem Kondensator CSH gespeichert ist; Wenn der CK<1> -Steuerschalter K1 ausgeschaltet ist, entlädt sich CSH und wartet auf die nächste CK<1> -Auswahl.
In praktischen Anwendungen kann die Analog-Digital-Umwandlungsschaltung 403 auf verschiedene Arten implementiert werden, und die folgenden Beispiele werden im Detail beschrieben.
Wie in 22 gezeigt, ist es ein spezifisches Strukturdiagramm einer Analog-Digital-Umwandlungsschaltung in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In dieser Ausführungsform umfasst die Analog-Digital-Umwandlungsschaltung 403: Der Multiplexer 431 und der Analog-Digital-Wandler 432 (d.h. der ADC), der mit dem Ausgang des Multiplexers 431 verbunden ist.
Wobei der Multiplexer 431 konfiguriert ist, um jede Abtast- und Halteschaltung in der Multiplexschutzschaltung 402 einzeln basierend auf dem dritten Steuersignal CK_MUX<1-N> zum Abtasten des Analog-Digital-Wandlers 432 auszuwählen. Insbesondere steuert der Multiplexer 431, nachdem das erste Steuersignal CK<1-N> eine der Abtast- und Halteschaltungen in der Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung 402 zum Speichern gesteuert hat, eine der Abtast- und Halteschaltungen basierend auf dem dritten Steuersignal CK_MUX<1-N> zum Abtasten des Analog-Digital-Wandlers 432.
Unter Bezugnahme auf 18 kann das dritte Steuersignal CK_MUX<1-N> zum Steuern des Auswählzeitpunkts des Multiplexers 431 auch durch den Taktgenerator 52 basierend auf dem digitalen Impulssignal CMP_OUT erzeugt werden, das von dem ersten Komparator ausgegeben wird.
Der Multiplexer 431 kann insbesondere eine Vielzahl von Steuerschaltern umfassen, von denen jeder mit einem Ausgang der Abtastschutzschaltung und einem Eingang des Analog-Digital-Wandlers 432 verbunden ist. Die Auswahl jedes Steuerschalters wird durch das dritte Steuersignal CK _MUX<1-N> gesteuert.
Basierend auf der Analog-Digital-Umwandlungsschaltungsstruktur, die in 22 gezeigt ist, ist ein Impulssignalspitzendetektionssystem, das durch die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird, in 23 gezeigt.
In dieser Ausführungsform besteht die Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung 402 aus Abtastschaltern K1 bis KN, Kondensatoren CSH und Operationsverstärkern. Der Multiplexer 431 besteht aus N Steuerschaltern K11 bis K1N. Unter diesen wird der Operationsverstärker verwendet, um Übersprechen zwischen verschiedenen Kanälen zu vermeiden und gleichzeitig als Puffer zu fungieren, und die Ausgangsspannung ist die gleiche wie die Eingangsspannung zum Ansteuern des Analog-Digital-Wandlers 432.
Zur gleichen Zeit wird unter Bezugnahme auf 18 und 23 in dieser Ausführungsform das Eingangsimpulssignal INPUT in die Spitzendetektionsschaltung 401 bzw. Den ersten Komparator 51 eingegeben. Die Spitzendetektionsschaltung 401 gibt den Spitzenwert des Eingangsimpulssignals INPUT aus, und der Spitzenwert von N Impulsen wird sequentiell durch N Abtast- und Halteschaltungen 402 gespeichert und dann sequentiell durch den Multiplexer 431 in den Analog-Digital-Wandler 432 eingegeben, um das digitale Signal abzutasten, das dem Spitzenwert des Ausgangsimpulses entspricht.
In dieser Ausführungsform wird eine der Abtastschalter K1 bis KN durch das erste Steuersignal CK<1-N> gesteuert, und der Kondensator CSH wird geladen, und die Impulsspitzenspannung wird gespeichert, nachdem das Laden abgeschlossen ist. Wenn das Steuersignal CK_MUX<1-N> den Schalter K11 steuert, der dem Pfad in den Steuerschaltern K11 bis K1N entspricht, führt der Analog-Digital-Wandler 432 eine Spitzenabtastung des Impulssignals durch.
Es ist anzumerken, dass der Analog-Digital-Wandler 432 in praktischen Anwendungen eine Vielzahl von verschiedenen Arten von Analog-Digital-Wandlern verwenden kann, wie z. B. sukzessives Approximationsregister (SAR, successive approximation register), Pipeline-Typ, und die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist nicht definiert.
Der Analog-Digital-Wandler vom SAR-Typ, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Leistungsverlust mit der Abtastrate ändert. Am Beispiel des Analog-Digital-Wandlers vom SAR-Typ kann der Analog-Digital-Wandler 432 unter Bezugnahme auf 23 Folgendes umfassen: Der zweite Komparator 61, die sukzessive Approximationslogikschaltung 62, der kapazitive Digital-Analog-Wandler 63 und der Kondensator C. Wobei ein Eingang des zweiten Komparators 61 mit einem Ausgang des Multiplexers 431 verbunden ist und ein anderer Eingang des zweiten Komparators 61 mit einem Ausgang des kapazitiven Digital-Analog-Wandlers 63 verbunden ist; Ein Ausgang des zweiten Komparators 61 ist mit einem Eingang der sukzessiven Approximationslogikschaltung 62 verbunden; Der Ausgang der sukzessiven Approximationslogikschaltung 62 gibt abgetastete Daten des zu erfassenden Impulssignals aus und gibt ein Rückkopplungssignal an den kapazitiven Digital-Analog-Wandler 63 aus. Der Kondensator C wird verwendet, um den Spitzenwert des Impulssignals zu speichern. Zum Beispiel, wenn der CK_MUX<1> Steuerschalter K11 eingeschaltet ist, gibt die CK<1> entsprechende Abtast- und Halteschaltung die Spitzenspannung des Impulssignals aus, die von dem Kondensator CSH gespeichert ist, und lädt den Kondensator C; Wenn der Steuerschalter K11 CK_MUX<1> ausgeschaltet ist, entlädt sich der Kondensator C und wartet darauf, dass ein Steuerschalter in dem nächsten Steuersignal CK_MUX den Multiplexer 431 steuert. Der Analog-Digital-Wandler 432 funktioniert wie folgt: Zuerst wird ein anfänglicher geschätzter Wert der Lösung genommen und dann wird schrittweise der Fehler des geschätzten Werts durch eine Reihe von Schritten reduziert, die im Allgemeinen durch Iteration erreicht werden. In praktischen Anwendungen kann der Analog-Digital-Wandler 432 die Abtastzeit konstant halten (z. B. alle 20 ns) oder unterschiedliche Abtastzeiten gemäß dem Impulssignal verwenden, zum Beispiel unterschiedliche Abtastzeiten unter Verwendung eines asynchronen SAR-Analog-Digital-Wandlers.
Das Timing jedes Signals in der in 23 gezeigten Ausführungsform ist in 24 gezeigt, während auf 23 und 24 Bezug genommen wird, die wie folgt beschrieben sind:

Wenn der erste Impuls eintrifft, ist CK<1> hoch, der Abtastschalter K1 wird eingeschaltet, und die anderen CK<x> sind niedrig, d.h. nur die erste Abtast- und Halteschaltung ist mit dem Ausgang der Spitzendetektionsschaltung 401 verbunden. Wenn der Impuls den Spitzenwert erreicht, ändert sich das erste Komparatorausgangssignal CMP_OUT von niedrig zu hoch, der Kondensator CSH wird geladen und der Impulsspitze wird beibehalten.

Wenn sich das Ausgangssignal CMP_OUT des ersten Komparators von hoch zu niedrig ändert, wurde die Spitzeninformation des ersten Impulses von der ersten Abtast- und Halteschaltung gespeichert. Zu diesem Zeitpunkt ändert der Taktgenerator CK<1> von hoch zu niedrig, und der entsprechende Schalter K1 ändert sich von leitend zu getrennt, und der Kondensator CSH entladet; Zur gleichen Zeit, wenn das Steuersignal CK_MUX<1> des Multiplexers hoch bleibt, bleibt der Steuerschalter K11 eingeschaltet, und der Analog-Digital-Wandler 432 führt eine Spitzenabtastung durch und gibt das digitale Signal OUTPUT aus. Der Taktgenerator erzeugt einen Rücksetzpuls (PKD_RST) der Spitzendetektionsschaltung 401, steuert die Spitzendetektionsschaltung 401 zurück, wenn PKD_RST niedrig ist, wird die Spitzendetektionsschaltung 401 zurückgesetzt, und CK_MUX<1> ändert sich von hoch zu niedrig, und der entsprechende Schalter K11 wird getrennt und wartet auf die Ankunft des nächsten Impulses.
Dann, wenn der zweite Impuls eintrifft, ist CK<2> hoch, die anderen CK<x> sind niedrig und die zweite Abtast- und Halteschaltung ist mit dem Ausgang der Spitzendetektionsschaltung 401 verbunden, um den obigen Prozess zu wiederholen. Der Multiplexer 432 steuert den Ausgangs-VIN auf der Abtast- und Halteschaltung 402, um durch den sequentiellen Eingangsmodusdatenkonverter 432 umgewandelt zu werden. Nachdem die Umwandlung des Modusdatenkonverters 432 abgeschlossen ist, steuert der CK_MUX den Multiplexer 431, um auf den nächsten Kanal umzuschalten.
In dem obigen Verfahren steuert das erste Steuersignal CK<1-N> eine der Abtast- und Halteschaltungen in der Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung 402 zum Speichern, und der Multiplexer 431 wählt eine der Abtast- und Halteschaltungen basierend auf dem dritten Steuersignal CK_MUX<1-N> aus, um den Analog-Digital-Wandler 432 abzutasten. Im Vergleich zu 24 wird die ansteigende Flanke von CK_MUX<2> durch MUX2 zwischen den ansteigenden Flanken von CK<2> und CK<3> ausgewählt, d.h. der aktuelle Pfad CK<2> erzeugt eine ansteigende Flanke, so dass CK<2> eine ansteigende Flanke erzeugt und speichert, und der Multiplexer 431 wählt den aktuellen Pfad MUX2 aus, bevor die Abtast- und Halteschaltung der nächsten Steuerung eine Spitzenabtastung und -speicherung durchführt, so dass der Analog-Digital-Wandler 432 das Spitzensignal abtastet, das in der Abtast- und Halteschaltung der entsprechenden Steuerung von CK<2> gespeichert ist.
Wie in 25 gezeigt, ist es ein anderes spezifisches Strukturdiagramm einer Analog-Digital-Umwandlungsschaltung in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In dieser Ausführungsform umfasst die Analog-Digital-Umwandlungsschaltung 403: Eine Vielzahl von Analog-Digital-Wandlern ADC, wobei der Eingang jedes Analog-Digital-Wandlers ADC mit einem Ausgang einer Abtast- und Halteschaltung in der Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung verbunden ist.
In dieser Ausführungsform kann der Analog-Digital-Wandler ADC auch einen Analog-Digital-Wandler vom SAR-Typ verwenden, der in 23 gezeigt ist.
Das Impulssignalspitzendetektionssystem, das durch die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird, fügt eine Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung basierend auf der Spitzenhalteabtastschaltung und der ADC-Schaltungsstruktur hinzu, und jede Abtast- und Halteschaltung in der Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung tastet die Spitzensignale der Vielzahl von Echopulssignalen nacheinander ab und speichert sie, und die Spitzensignale, die einzeln für den ADC gespeichert sind, können ebenfalls abgetastet werden, wodurch die Genauigkeit der Echopulssignalabtastung für den Fall realisiert wird, dass das Zeitintervall der Vielzahl von Echopulssignalen in dem zu erfassenden Impulssignal relativ nahe ist.
Ferner kann das Abtasten und Ausgeben jedes Spitzensignals, das in der Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung gespeichert ist, nacheinander auf verschiedene Arten realisiert werden, wie in 22 gezeigt, einschließlich einer Strukturform eines Multiplexers und eines Analog-Digital-Wandlers, das heißt, jede Abtast- und Halteschaltung in der Mehrkanal-Abtastschutzschaltung 402 wird nacheinander durch einen Multiplexer zum Abtasten des Analog-Digital-Wandlers 432 ausgewählt; oder eine Strukturform, die eine Vielzahl von Analog-Digital-Wandlern enthält, wie in 25 gezeigt, d.h. ein Eingang jedes Analog-Digital-Wandlers ADC ist mit einem Ausgang einer Abtast- und Halteschaltung in der Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung 402 verbunden, um das in der Abtast- und Halteschaltung gehaltene Spitzensignal in einen digitalen Signalausgang umzuwandeln.. Durch die Bereitstellung verschiedener Strukturformen wird die Vielfalt der Schaltungsstruktur bereichert, und es ist für Benutzer bequem, unterschiedliche Entscheidungen entsprechend den Anwendungsanforderungen zu treffen. Basierend auf dem Impulssignalspitzendetektionssystem, das durch die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird, kann eine genaue Messung des Spitzenwerts des Hochgeschwindigkeitsimpulssignals unter Verwendung eines ADC mit mittlerer und niedriger Geschwindigkeit (z. B. einer Abtastrate von 1 MHz) realisiert werden, das heißt, ein ADC mit mittlerer und niedriger Geschwindigkeit kann anstelle eines Hochgeschwindigkeits-ADC verwendet werden, der für das übliche System erforderlich ist, und das System der vorliegenden Erfindung kann die Kosten und den Stromverbrauch des Systems signifikant reduzieren im Vergleich zu einem Schema zum Implementieren einer Impulssignalspitzendetektion unter Verwendung eines Hochgeschwindigkeits-ADC.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen auch ein Lidar bereit, wie in 26 gezeigt, wobei das Lidar umfasst: Die Sendeeinheit 1001, die Empfangseinheit 1002 und das Impulssignalspitzendetektionssystem 1003, wie in jeder der vorherigen Ausführungsformen beschrieben. Davon:

Die Sendeeinheit 1001 ist konfiguriert, um einen Detektionsstrahl zum Erfassen des Ziels zu emittieren,
Die Empfangseinheit 1002 ist konfiguriert, um einen Echostrahl zu empfangen, der von dem Detektionsstrahl auf dem Ziel reflektiert wird, und den Echostrahl in ein Echoimpulssignal umzuwandeln;
Das Impulssignalspitzendetektionssystem 1003 ist konfiguriert, um das Echoimpulssignal abzutasten und ein abgetastetes Signal auszugeben.

In einer nicht definierten Ausführungsform kann die Empfangseinheit 1002 eine SiPM-Anordnung sein, die eine Vielzahl von SiPM umfasst, wobei Intervalle zwischen jedem SiPM angeordnet sind, zum Beispiel können mehrere Spalten von SiPM gebildet werden, insbesondere eine Matrixanordnung oder eine gestaffelte Anordnung.
Basierend auf dem Lidar des Impulssignalspitzendetektionssystems in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Zeitintervall der Vielzahl von Impulssignalen in dem Echoimpulssignal auch eine effektive Abtastung jedes Spitzensignals realisieren, wodurch die Genauigkeit der Abtastung des Echoimpulssignals durch das Lidar effektiv verbessert wird. Da das Impulssignalspitzendetektionssystem einen ADC mit mittlerer und niedriger Geschwindigkeit verwenden kann, um das Impulssignal abzutasten, können die Hardwarekosten des Lidars effektiv reduziert werden.
In einer spezifischen Ausführungsform enthält das Produkt in Bezug auf die verschiedenen in der obigen Ausführungsform beschriebenen Vorrichtungen verschiedene Module/Einheiten, die Softwaremodule/-einheiten, Hardwaremodule/-einheiten oder teilweise Softwaremodule/- einheiten und teilweise Hardwaremodule/-einheiten sein können.
Zum Beispiel können für jede Vorrichtung, jedes Produkt, das auf den Chip angewendet oder integriert wird, jedes Modul/jede Einheit, die darin enthalten ist, durch Hardware wie eine Schaltung implementiert werden, oder zumindest ein Teil des Moduls/der Einheit kann durch ein Softwareprogramm implementiert werden, das auf einem in den Chip integrierten Prozessor läuft, und die verbleibenden (falls vorhanden) Teile des Moduls/der Einheit können durch Hardware wie eine Schaltung implementiert werden; Für verschiedene Vorrichtungen, Produkte, die auf Chipmodule angewendet oder integriert werden, können die darin enthaltenen Module/Einheiten in Hardware wie Schaltungen implementiert werden, verschiedene Module/Einheiten können sich in derselben Komponente des Chipmoduls (z. B. Chips, Schaltungsmodule usw.) oder in verschiedenen Komponenten befinden, oder zumindest ein Teil des Moduls/der Einheit kann in Form eines Softwareprogramms implementiert werden, das auf einem in das Chipmodul integrierten Prozessor läuft, und die verbleibenden (falls vorhanden) Teile des Moduls/der Einheit können in Hardware wie Schaltungen implementiert werden; Für die einzelnen Geräte, Produkte, die auf das Endgerät angewendet oder integriert werden, können die darin enthaltenen Module/Einheiten in Hardware wie Schaltungen implementiert werden, verschiedene Module/Einheiten können sich in derselben Komponente (z. B. Chips, Schaltungsmodule usw.) oder in verschiedenen Komponenten innerhalb des Endgeräts befinden, oder zumindest ein Teil der Module/Einheiten kann in Form eines Softwareprogramms implementiert werden, das auf einem integrierten Prozessor innerhalb des Endgeräts läuft, und die verbleibenden (falls vorhanden) Teile der Module/Einheiten können in Hardware wie Schaltungen implementiert werden.
Es sollte verstanden werden, dass der Begriff „und/oder“ hierin den Zusammenhang betroffener Objekte beschreibt, was bedeutet, dass drei Beziehungen möglich sind. Beispielsweise bei „A und/oder B“ sind drei Fälle möglich, nämlich alleiniges Vorhandensein von A, alleiniges Vorhandensein von B und gleichzeitiges Vorhandensein von A und B. Darüber hinaus sollte das Zeichen „/“ als „oder“ zwischen zugehörigen Objekten verstanden werden.
In Ausführungsbeispielen der vorliegenden Anmeldung bezieht sich „mehrere“, sofern nicht anders angegeben, auf eine Anzahl von zwei oder mehr.
Die Angaben „erste“ und „zweite“, die in den Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung erscheinen, dienen nur dazu, die beschriebene Objekte zu unterscheiden, weisen auf keine Reihenfolge hin und stellen keine besondere Begrenzung der Anzahl der Geräte in den Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung dar, was keine Beschränkung der Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung darstellt.
Der Begriff „Verbindung“, die in der Ausführungsform der vorliegenden Anwendung erscheint, bezieht sich auf verschiedene Verbindungsmodi, wie z. B. direkte Verbindung oder indirekte Verbindung, um eine Kommunikation zwischen Geräten zu erreichen, und die Ausführungsform der vorliegenden Anwendung beschränkt dies nicht.
Die vorstehenden Ausführungsbeispiele dienen lediglich zur Erklärung des Prinzips und der Auswirkung der vorliegenden Anmeldung, ohne die Anmeldung einzuschränken. Diejenigen, die mit Technik vertraut sind, können ohne Abweichung von dem Geist und dem Umfang der Anmeldung Modifikationen oder Abänderungen an den vorstehenden Ausführungsbeispielen vornehmen. Daher sollen jegliche gleichwertigen Modifikationen oder Abänderungen, die von denjenigen mit Allgemeinkenntnissen auf diesem Gebiet ohne Abweichung von dem Geist und den technischen Ideen, die durch die vorliegende offenbart wurden, vorgenommen werden, immer noch von den Ansprüchen der Anmeldung umfasst sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2021106933407 [0001]
CN 2021109310164 [0001]

Claims

Lichtdetektionsschaltung für Lidar, dadurch gekennzeichnet, dass sie Folgendes umfasst: eine Lichtdetektionseinheitanordnung, die eine Vielzahl von Lichtdetektionseinheiten zum Empfangen eines optischen Signals, um ein entsprechendes elektrisches Signal zu erzeugen, umfasst; eine Schalteranordnung, die eine Vielzahl von ersten Schaltereinheiten umfasst; wobei jede erste Schalteinheit dementsprechend mit einer Lichtdetektionseinheit gekoppelt ist; wobei jede erste Schalteinheit konfiguriert ist, um den Arbeitszustand der gekoppelten Lichtdetektionseinheit zu steuern, so dass ein Signalausgangsende der gekoppelten Lichtdetektionseinheit das elektrische Signal ausgibt; eine Auswahleinheit zum Auswählen einer Lichtdetektionseinheit in einem Arbeitszustand zum Ausgeben des elektrischen Signals.
Lichtdetektionsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie Folgendes umfasst: ein erstes Stromversorgungsende, das mit einer Stromversorgung gekoppelt ist; wobei die erste Schalteinheit Folgendes umfasst: ein erstes Schaltelement, das an einem Ende mit dem ersten Stromversorgungsende gekoppelt und am anderen Ende mit einem Ende einer Lichtdetektionseinheit gekoppelt ist; wobei das mit dem ersten Schaltelement gekoppelte Ende der Lichtdetektionseinheit das Signalausgangsende ist; wobei der Schaltzustand des ersten Schaltelements dem Ein- und Ausschalten des Weges zwischen dem ersten Stromversorgungsende und dem Signalausgangsende entspricht.
Lichtdetektionsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede der ersten Schalteinheiten ferner Folgendes umfasst: ein zweites Schaltelement, das an einem Ende mit dem Ende gekoppelt ist, an dem die Lichtdetektionseinheit mit dem ersten Schaltelement gekoppelt ist, und am anderen Ende mit einem Erdungsende gekoppelt ist; wobei der Schaltzustand des zweiten Schaltelements dem Ein- und Ausschalten des Weges zwischen dem Signalausgangsende und dem Erdungsende entspricht.
Lichtdetektionsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltzustände des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements entgegengesetzt eingestellt sind.
Lichtdetektionsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie Folgendes umfasst: eine Stromversorgungseinstelleinheit, deren Ausgangsende mit dem ersten Stromversorgungsende verbunden ist, um eine variable Stromversorgung bereitzustellen.
Lichtdetektionsschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgung angepasst wird, um eine Vielzahl von Spannungswerten auszugeben; wobei die Vielzahl von Spannungswerten jeweils auf Lichtdetektionseinheiten mit unterschiedlichen Betriebsspannungen abgestimmt ist.
Lichtdetektionsschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie Folgendes umfasst: eine Pegelverschiebungseinheit, deren Eingangsende mit dem Ausgangsende der Auswahleinheit gekoppelt ist und die konfiguriert ist, um eine von der Auswahleinheit ausgegebene Spannung in einen voreingestellten Spannungsbereich umzuwandeln.
Lichtdetektionsschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Pegelverschiebungseinheit Folgendes umfasst: mindestens eine zweite Schalteinheit, eine erste Impedanzeinheit und eine Stromquelle; wobei jede der zweiten Schalteinheiten Folgendes umfasst: ein erstes Ende, das mit dem ersten Stromversorgungsende gekoppelt ist, ein zweites Ende, das mit einem Ende der ersten Impedanzeinheit gekoppelt ist, und ein Steuerende, das mit einem Ausgangsende der Auswahleinheit gekoppelt ist; wobei das Steuerende konfiguriert ist, um das Ein- und Ausschalten des ersten Endes und des zweiten Endes zu steuern; wobei das andere Ende der ersten Impedanzeinheit mit einem Ende der Stromquelle gekoppelt, und das andere Ende der Stromquelle mit dem Erdungsende gekoppelt ist.
Lichtdetektionsschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromquelle Folgendes umfasst: einen ersten Stromspiegel, der Folgendes umfasst: einen ersten Zweig und einen zweiten Zweig, die jeweils von mindestens einem Paar von Transistoren mit gleichem Gate abgeleitet werden, wobei das Gate mit dem Steuerende der Stromquelle gekoppelt ist; wobei eine zweite Impedanzeinheit in Reihe in dem ersten Zweig geschaltet ist; wobei ein Ende des ersten Zweiges und des zweiten Zweiges mit dem zweiten Stromversorgungsende gekoppelt und das andere Ende des ersten Zweiges durch die zweite Impedanzeinheit geerdet ist; wobei die Spannungen, die in das zweite Stromversorgungsende und das erste Stromversorgungsende eingespeist werden, unterschiedlich sind; einen zweiten Stromspiegel, der Folgendes umfasst: einen dritten Zweig und einen vierten Zweig, die jeweils von mindestens einem Paar von Transistoren mit gemeinsamem Gate abgeleitet werden; wobei ein Ende des dritten Zweiges in Reihe mit einem anderen Ende des zweiten Zweiges gekoppelt, und das andere Ende des dritten Zweiges mit dem Erdungsende gekoppelt ist; wobei ein Ende des vierten Zweiges mit einem Ende der ersten Impedanzeinheit gekoppelt, und das andere Ende des vierten Zweiges geerdet ist, so dass ein Strom, der durch die erste Impedanzeinheit und die zweite Impedanzeinheit fließt, einen einstellbaren Proportionalwert aufweist.
Lichtdetektionsschaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der vierte Zweig N parallel geschaltete Teilzweige umfasst, wobei N ≥ 2, wobei ein Transistor in Reihe in jedem der Teilzweige geschaltet ist, wobei der Transistor in jedem Teilzweig ausgewählt werden kann, um mit einem Transistor in dem dritten Zweig verbunden oder getrennt zu werden, um einen proportionalen Wert zwischen den Strömen einzustellen, die durch die erste Impedanzeinheit und die zweite Impedanzeinheit fließen.
Lichtdetektionsschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromquelle Folgendes umfasst: einen ersten Stromspiegel, der Folgendes umfasst: mindestens ein erstes PMOS und mindestens ein zweites PMOS mit dem gleichen Gate und der gleichen Source, wobei das Gate mit dem Steuerende der Stromquelle gekoppelt ist und die Source mit dem zweiten Stromversorgungsende verbunden ist; wobei der Drain des ersten PMOS über die zweite Impedanzeinheit mit dem Erdungsende gekoppelt ist; wobei in das zweite Stromversorgungsende und das erste Stromversorgungsende unterschiedliche Spannungen eingespeist werden; einen zweiten Stromspiegel, der Folgendes umfass: ein erstes NMOS, dessen Gate und Drain mit dem Drain des zweiten PMOS gekoppelt sind und dessen Source mit dem Erdungsende gekoppelt ist; wobei mindestens ein zweites NMOS mit dem ersten NMOS über das gleiche Gate verbunden und sein Drain mit einem Ende der ersten Impedanzeinheit gekoppelt ist und seine Source mit dem Erdungsende gekoppelt ist.
Lichtdetektionsschaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite NMOS in einer Anzahl von N bereitgestellt wird, wobei N ≥ 2; wobei die Drains der einzelnen zweiten MOS miteinander gekoppelt und mit einem Ende der ersten Impedanzeinheit gekoppelt sind und die Sources mit dem Erdungsende gekoppelt sind; wobei das Gate jedes zweiten NMOS über ein drittes Schaltelement mit dem Gate des ersten NMOS gekoppelt und über ein viertes Schaltelement mit dem Erdungsende gekoppelt ist.
Lichtdetektionsschaltung nach Anspruch 9 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromquelle ferner Folgendes umfasst: einen Operationsverstärker, der Folgendes umfasst: ein negatives Eingangsende, in das eine Referenzspannung eingespeist wird; ein positives Einfangende, das mit einem Ende der zweiten Impedanzeinheit gekoppelt ist, um die Referenzspannung anzulegen; ein Ausgangsende zum Steuern der Stromquelle.
Lichtdetektionsschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schalteinheit ein drittes NMOS umfasst; wobei das Steuerende, das erste Ende und das zweite Ende der zweiten Schalteinheit jeweils durch das Gate, den Drain und die Source des dritten NMOS abgeleitet werden.
Lichtdetektionsschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Impedanzeinheit eines der folgenden Bauteile umfasst: variabler Widerstand oder mehrere in Reihe geschaltete Transistoren.
Lichtdetektionsschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schalteinheit eine Vielzahl von parallel geschalteten Schalteinheiten ist.
Lichtdetektionsschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie Folgendes umfasst: eine Integraloperationseinheit, die mit einem Ausgangsende der Pegelverschiebungseinheit gekoppelt ist, um eine Integraloperation gemäß dem empfangenen elektrischen Signal durchzuführen, um ein Operationsergebnis zu erhalten; eine Analog-Digital-Umwandlungseinheit, die mit einem Ausgangsende der Integraloperationseinheit gekoppelt ist, um eine Analog-Digital-Umwandlung gemäß dem Operationsergebnis durchzuführen.
Lichtdetektionsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schalteinheit ferner Folgendes umfasst: eine variable Impedanzeinheit, die zwischen dem ersten Schaltelement und der Lichtdetektionseinheit in Reihe geschaltet ist.
Lichtdetektionsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie Folgendes umfasst: ein erstes Stromversorgungsende, das mit der Stromversorgung gekoppelt ist; wobei die erste Schalteinheit ferner Folgendes umfasst: eine Transimpedanz-Verstärkungseinheit, die ein erstes Eingangsende, ein zweites Eingangsende und ein Ausgangsende umfasst; wobei das erste Eingangsende der Transimpedanz-Verstärkungseinheit mit dem ersten Schaltelement gekoppelt ist, um an das erste Stromversorgungsende angeschlossen zu werden, und mit dem zweiten Schaltelement gekoppelt ist, um an das Erdungsende angeschlossen zu werden; wobei das zweite Eingangsende der Transimpedanz-Verstärkungseinheit mit einem Ende der Lichtdetektionseinheit gekoppelt und über eine dritte Impedanzeinheit mit dem Ausgangsende der Transimpedanz-Verstärkungseinheit gekoppelt ist; wobei das Ausgangsende der Transimpedanz-Verstärkungseinheit mit dem Signalausgangsende gekoppelt ist.
Lichtdetektionsverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass es angewendet wird, um eine Lichtdetektionsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 19 zu steuern, wobei das Lichtdetektionsverfahren Folgendes umfasst: Übertragen eines Schaltsignals an die Schalteranordnung, um den Schaltzustand einiger der ersten Schaltereinheiten einzustellen, um die Lichtdetektionseinheit zum Starten anzutreiben, die mit einigen der ersten Schaltereinheiten gekoppelt ist, um das optische Signal zu erfassen; und Einstellen des Schaltzustands der verbleibenden ersten Schalteinheiten, so dass die Lichtdetektionseinheit, die mit den verbleibenden ersten Schalteinheiten gekoppelt ist, ausgeschaltet wird.
Lichtdetektionsverfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Anlegen eines Schaltsignals an einige der ersten Schalteinheiten in der Schalteranordnung, um die gekoppelte Lichtdetektionseinheit zum Starten anzutreiben, Folgendes umfasst: Anlegen eines Schaltsignals an jede der ersten Schalteinheiten in der Teilschalteranordnung nacheinander, um einzelne Lichtdetektionseinheit dementsprechend zum Starten anzutreiben.
Lidar, dadurch gekennzeichnet, dass es Folgendes umfasst: ein Lichtemissionsmodul, das eine Lichtemissionseinheitanordnung umfasst und konfiguriert ist, um ein Sendesignal auszugeben; ein Lichtdetektionsmodul, das eine Lichtdetektionsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 19 umfasst; wobei die Lichtdetektionseinheitanordnung konfiguriert ist, um ein Echosignal zu empfangen, das durch Reflexion des Sendesignals nach dessen Stoßen auf ein Hindernis erzeugt wird; ein Steuermodul, das mit dem Lichtemissionsmodul und dem Lichtdetektionsmodul gekoppelt ist und konfiguriert ist, um ein Schaltsignal an die Schalteranordnung zu übertragen, um einen Schaltzustand einiger der ersten Schalteinheiten einzustellen und somit die Lichtdetektionseinheit, die mit einigen der ersten Schalteinheiten gekoppelt ist, zum Starten und zum Erfassen des optischen Signals anzutreiben; und ferner um den Schaltzustand der verbleibenden ersten Schalteinheiten so einzustellen, dass die Lichtdetektionseinheit, die mit den verbleibenden ersten Schalteinheiten gekoppelt ist, ausgeschaltet wird.
Computerlesbares Speichermedium, dadurch gekennzeichnet, dass ein Programmbefehl gespeichert ist, der bei dessen Ausführen ein Lichtdetektionsverfahren nach Anspruch 20 oder 21 durchführt.
Impulssignalspitzendetektionssystem, dadurch gekennzeichnet, dass das System Folgendes umfasst: eine Spitzendetektionsschaltung zum Empfangen eines zu erfassenden Impulssignals, zum Erfassen eines Spitzensignals des Impulssignals und zum Ausgeben an eine Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung; eine Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung zum Abtasten und Speichern jedes Spitzensignals des zu erfassenden Impulssignals; eine Analog-Digital-Umwandlungsschaltung zum Abtasten jedes Spitzensignals, das in der Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung gespeichert ist, und zum Ausgeben von Abtastdaten, die dem zu erfassenden Impulssignal entsprechen.
System nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltungen basierend auf der Impulsfrequenz des zu erfassenden Impulssignals und der Umwandlungsfrequenz des Analog-Digital-Wandlers eingestellt ist.
System nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das System ferner Folgendes umfasst: einen ersten Komparator und einen Taktgenerator; wobei zwei Eingangsenden des ersten Komparators jeweils das zu erfassende Impulssignal und ein Ausgangssignal der Spitzendetektionsschaltung eingeben, um das zu erfassende Impulssignal in ein digitales Impulssignal umzuwandeln und dieses an einen Taktgenerator auszugeben; wobei der Taktgenerator ein erstes Steuersignal basierend auf einem digitalen Impulssignal, das von dem ersten Komparator ausgegeben wird, erzeugt; wobei das erste Steuersignal konfiguriert ist, um einen Abtastzeitpunkt der Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung zu steuern.
System nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn das zu erfassende Impulssignal ein Rückwärtsimpulssignal ist, das zu erfassende Impulssignal größer als das Ausgangssignal der Spitzendetektionsschaltung ist, der Taktgenerator ein erstes Steuersignal ausgibt; wobei das erste Steuersignal konfiguriert ist, um die Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung zu steuern und somit jedes Spitzensignal in dem zu erfassenden Impulssignal abzutasten und zu speichern.
System nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn das zu erfassende Impulssignal ein Vorwärtsimpulssignal ist, das zu erfassende Impulssignal kleiner als ein Ausgangssignal der Spitzendetektionsschaltung ist, der Taktgenerator das erste Steuersignal ausgibt; wobei das erste Steuersignal konfiguriert ist, um die Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung zu steuern und somit jedes Spitzensignal in dem zu erfassenden Impulssignal abzutasten und zu speichern.
System nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Taktgenerator ferner ein zweites Steuersignal basierend auf einem digitalen Impulssignal, das von dem ersten Komparator ausgegeben wird, erzeugt, wobei das zweite Steuersignal ein Rücksetzsignal der Spitzendetektionsschaltung ist.
System nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Steuersignal die Spitzendetektionsschaltung zurücksetzt, nachdem die Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung eines der zu erfassenden Impulssignale abgetastet und gespeichert hat, so dass die Spitzendetektionsschaltung das nächste Spitzensignal in dem zu erfassenden Impulssignal erneut detektiert.
System nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Abtast- und Halteschaltungen in der Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung Folgendes umfasst: einen Abtastschalter, einen Operationsverstärker und einen Kondensator, wobei der Abtastschalter mit einem Ausgangsende der Spitzendetektionsschaltung und einem Vorwärtseingangsende des Operationsverstärkers verbunden ist, wobei der Kondensator mit einem Vorwärtseingangsende des Operationsverstärkers und der Masse verbunden ist, wobei ein Rückwärtseingangsende des Operationsverstärkers mit einem Ausgangsende des Operationsverstärkers verbunden ist, und wobei der Abtastschalter durch das erste Steuersignal gesteuert wird.
System nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Taktgenerator auch ein drittes Steuersignal basierend auf einem digitalen Impulssignal, das von dem ersten Komparator ausgegeben wird, erzeugt; wobei die Analog-Digital-Umwandlungsschaltung Folgendes umfasst: einen Multiplexer und einen Analog-Digital-Wandler, der mit einem Ausgangsende des Multiplexers verbunden ist; wobei der Multiplexer jede Abtast- und Halteschaltung in der Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung einzeln für die Abtastung des Analog-Digital-Wandlers basierend auf dem dritten Steuersignal auswählt.
System nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Multiplexer eine der Abtast- und Halteschaltungen basierend auf dem dritten Steuersignal auswählt, nachdem das erste Steuersignal eine der Abtast- und Halteschaltungen gesteuert hat, so dass der Analog-Digital-Wandler eine Abtastung durchführt.
System nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Multiplexer eine Vielzahl von Steuerschaltern enthält, von denen jeder mit einem Ausgangsende einer Abtast- und Halteschaltung und einem Eingangsende des Analog-Digital-Wandlers verbunden ist.
System nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Analog-Digital-Umwandlungsschaltung Folgendes umfasst: eine Vielzahl von Analog-Digital-Wandlern, wobei ein Eingangsende jedes Analog-Digital-Wandlers mit einem Ausgangsende einer Abtast- und Halteschaltung in der Mehrkanal-Abtast- und Halteschaltung verbunden ist.
System nach Anspruch 32 oder 35, dadurch gekennzeichnet, dass der Analog-Digital-Wandler Folgendes umfasst: einen zweiter Komparator, eine Logikschaltung, einen Digital-Analog-Wandler; wobei ein Eingangsende des zweiten Komparators mit einem Ausgangsende des Multiplexers verbunden und ein anderes Eingangsende des zweiten Komparators mit einem Ausgangsende des Digital-Analog-Wandlers verbunden ist; wobei ein Ausgangsende des zweiten Komparators mit einem Eingangsende der Logikschaltung verbunden ist; wobei ein Ausgangsende der Logikschaltung abgetastete Daten des zu erfassenden Impulssignals ausgibt und ein Rückkopplungssignal an den Digital-Analog-Wandler ausgibt.
Lidar, dadurch gekennzeichnet, dass das Lidar Folgendes umfasst: eine Sendeeinheit, eine Empfangseinheit und ein Impulssignalspitzendetektionssystem nach einem der Ansprüche 24 bis 36; wobei die Sendeeinheit konfiguriert ist, um einen Detektionsstrahl zum Erfassen eines Ziels zu senden; wobei die Empfangseinheit konfiguriert ist, um einen Echostrahl zu empfangen, der durch Reflexion des Erfassungsstrahls an dem Ziel erzeugt wird, und den Echostrahl in ein Echoimpulssignal umzuwandeln; wobei das Impulssignalspitzendetektionssystem konfiguriert ist, um das Echoimpulssignal abzutasten und ein abgetastetes Signal auszugeben.