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发布时间:2019-08-16 22:39 来源:未知 编辑:admin

  北京化人学硕 学位论文状态。第二行表示差分输入电压。第一个 脉冲示出了比较方式时 输入信号发生了变化。第二个 脉冲示出了比较方式期间 输入信号没有改变。输入信号的前沿在 改变比较器的输出输出端 过渡期一致。输入信号必须在信号下降沿前 时间到来 下降沿后还必须保持时间 时间后输出不再被输入状念影响 直

  北京化人学硕 学位论文状态。第二行表示差分输入电压。第一个 脉冲示出了比较方式时 输入信号发生了变化。第二个 脉冲示出了比较方式期间 输入信号没有改变。输入信号的前沿在 改变比较器的输出输出端 过渡期一致。输入信号必须在信号下降沿前 时间到来 下降沿后还必须保持时间 时间后输出不再被输入状念影响 直到 被再次选通。选通操作时 最小锁存脉冲宽度 输出需要经 时间后产生。 高速 触发器 的逻辑结构、性。 功能是一种带预置和清除功能且性能优良的高速 触发器。当保持低功率损耗时 高速工作就相当于双极性肖特基晶体管订 的逻辑结构的逻辑结构如图 所示。 逻辑图 输入保护等效电路图 的逻辑结构 逻辑图中的清 端是异步工作的并且可以通过设置适当的低电平输入来实现。输入保护等效电路能够确保在不考虑电源电压时 电压可应用于输入引脚且可防止由于电源电压的波动和输入电压过高而损坏芯片。 的性能 高速 当电源电压 低功率损牦温度为 最大高噪声容限 最小 所有输入端都没有断电保护电路 相等的传输延时 工作 压范围宽 。第叫章过零定时甄别系统研制 的功能 的功能表如图 所示。 的功能表稳定过零比较器阈值电平的措施电源电压波动或噪声等会造成过零比较器的阈值电平飘移 因此 提出采用图 所示电路来稳定过零比较器的阈值 。一方面采用两只二极管串联来稳定零电平 另一方面 为了减少噪声和外部干扰的影响 得到稳定的阈电压 对电位器的输出电压采取了衰减和滤波。通过实验证明 采用此项技术的过零比较器的过零点漂移明显减小。 零阂值电路北京化 波形和经过定时甄别电路后的输出信号的波形。图中‘ 时刻为双极性脉冲信号的过零点 时刻的精度将决定测距精度经过商精度双闽过零定时甄别电路后 输出信号的定时时刻’ 相对于 有一定的延迟 其延迟时间约为 这是由于脉冲经过甄别电路的传输延避所敏 经过分析计算 高精度双闽过零定时甄别电路的传输延迟时『 正好与此实验结果相吻合 表明电路符合殴计要求。脉冲信号通过实验电路的传输延时主要受温度和电源 但山于激光脉冲测距是通过对脉冲发射时刻到脉冲返回时刻的时问阳隔测量束实现的 对脉冲发射时刻到脉冲返回时刻的甄别是在很短的时间 隔内进行的 战甄别电路的传输延时对激光脉冲测距的误差几乎是固定不变的。 高精度取阈过零定时甄别电路的误差主要由电路延时分散性决定包括过零比较器、 电平转换器、高速触发器传输等部分 由于后两项延时分散性误差远小于过零比较器延时分散性误差 的传输延时分散性为对应的距离测量误差为 。因此 研制的过零定时甄别系统引起的测距 吴差仅为 。奉章所研制的双阑过零定时甄别电路 通过在高梢度 脉冲激光测距系统样机一 一段时州的使用表明 系统 精度满足测距的技术指标篮求。第章过零定时甄别系统研制 本章小结本章研制了过零定时甄别系统。采用有源 微分成形电路实现了双极性信号的成形 设计了高精度双阈过零定时甄别电路 并介绍了电路中关键元件的性能特点。最后经过对实验结果的分析表明 由研制的过零定时甄别系统引起的测距误差仅为 。双阈过零定时甄别电路 通过在所研制的高精度 脉冲激光测距系统样机中一段时问的使用表明 电路工作正常、稳定、可靠 且精度满足测距的技术指标要求。 北京化 人学硕 学位论文第五章激光脉冲峰值保持电路研制由第二章的理论分析可知 接收到的回波激光脉冲在幅度上的变化 会产生较大的测距误差。为此 在测距系统的光路上专门设置了减光装置。为使激光测距系统能自动控制该减光装置 且由于本项目中的激光脉冲较窄 因此 研制了窄脉冲峰值保持电路 以使不论距离远近 光电探测器上接收到的光信号强度几乎不变。 脉冲峰值保持电路原理传统的脉冲峰值保持电路是电压型矧觋 电路原理简单 但存在积分非线性大 动态范围小 一般幅度响应大于 难以处理窄脉冲信号等问题。在 年代出现了跨导型峰值保持器 虽然在性能上优于电压型的如在文献 中给出的一种由全部分离元件构成的电路 电路的速度可以达到约 但存在电路结构复杂、设计困难等问题。而且 无论是电压型峰值保持器还是跨导型峰值保持器 保持电容的充电时间常数完全依赖于脉冲的宽度 特别是在脉冲宽度较窄时 在设计上还需要采用很小的电容和快速响应的电路元件 这样不仅会带来电路的可靠性和一致性较差等问题 而且对于脉冲宽度小于 的窄脉冲 在电路设计上会非常困难 甚至无法实现。为此 本章提出了一种基于脉冲激励下衰减振荡波的窄脉冲峰值保持电路。 八厂、 电路基本结构脉冲响应电流电压波形图 窄脉冲幅值保持电路结构原理 电路基本结构 脉冲响应电流电压波形 第五章激光脉冲峰值保持 乜路研制以 并联谐振器和二极管包络检波器组成的电路为例来说明基于脉冲激励下衰减振荡波的窄脉冲峰值保持原理。如图 所示左半部分为 并联谐振电路 右半部分为二极管包络检波电路。设输入的窄脉冲信号 可以得到关于输出电压的微积分方程为 脉冲激励消失了已充电的电容将通过并联的电感和电阻放电 形成并联电路的零输入响应 满足以下齐次方程 ’因此上述并联电路对脉冲电流激励的电压响应 实质上就是齐次方程 为与电路参数和脉冲参数有关的常数夕为振荡的阻尼系数 铆为阻尼振荡角频率。将在脉冲电流激励下产生的衰减振荡电压 经过二极管包络检波 如图 由有关二极管检波理论通过二极管的电流可表示为 为常数。电路的输出电压就是电容 上的电压 表明输出电压 与脉冲幅纸成正比 因此脉冲峰值可以用电压 来表征 并且对电容 的充电时间不受激励脉冲宽度的限制 理论上可以达到 。也就是 对于窄脉冲信号在保持电容上的充电时间不再是脉冲的达峰时间 它比达峰时间大大延长 且由电路的振荡阻尼系数决定。 窄脉冲峰值保持电路 当当当北京化人学硕 学位论文根据 节所述的原理设计了窄脉冲峰幅值保持电路 如图 所示。电路由带电感补偿的视频放大器、三极管检波器和跟随器 部分组成。 组成并联电感补偿的视频放大器其集电极输出电路可以等效为 并联谐振电路 该电路工作在欠阻尼状态 当脉冲电压信号加在 的基极上时 的集电极上产生衰减振荡电压的作用是调节振荡的幅值 的参数相同目的是为了给 提供合适的偏置电压。 构成三极管射极包络检波器的发射结等效于检波二极管 作用在 基极上的衰减振荡电压控制 的发射极电流 即控制向 的充电电流 一方面充电电流是基极电流的 因此电路具有跨导型峰值保持电路的特点另一方面 采用三极管包络检波时的输入电阻比二极管检波器增大了 可以有效地抑制负载效应。由式可知 对流入电容 的电流进行积分既可得到激励脉冲的峰值信息。 为模拟开关 复位脉冲通过控制 对电容 上的电压进行放电。最后通过一级跟随器 或放大器 驱动后续获取电路。 窄脉冲峰值保持电路窄脉冲峰值保持电路实验结果图 为输入脉冲电压它是激光脉冲信号通过双极性成形后的电压“ 々激光臆冲峰值媒持蹄叫制波形 脉冲乐及振荡 斥波形阿 集电极上产生的衰减振荡电压波形和输出电压‰ 的波形 可以看出电容 上的电压按指数规律变化 是在不同的时间测到的波形田此它们分别由两个不同的脉冲激励产生。 充电电压波形北京化 人学峨 为输入脉冲电压蜥波形 和输出电压“罅 的波形 可咀看出输出信号电压 大小对应输入脉冲信号的峰值大小。 输入脉冲月喻山峰值波形本章所设训帕窄脉冲峰值保持电路 通过在高精度 脉冲激光测距系统样机中一段时 的使用表州 电路丁 常、稳定、町靠能够满足高精度激光脉冲测距的要求。 本章小结本章研制了激光昧冲峰值保持电路。论述了脉冲峰值保持电路的瑷计原理 研制了窄脉冲蜂值保持 升给出了电路实验结果。通过在高精度激光测距系统样机中一段时间的使用表明电路工作币常、稳定、可靠 能够满足高精度激光脉冲测距的要求。第六章 路研制第六章偏压电路研制由第二章理论分析可知 选择高性能的光电探测器可消除时问晃动引起的测距误差。为此 选择具有高灵敏度、响应时间快等优点的雪崩光电二极管 。由于所选用的 只有工作在 的反向偏压下 才能获得足够高的内部增益。因此 研制了 偏压电路 以消除时间晃动引起的测距误差。 升压式 电源变换原理研制的偏压电路所采用的基本原理是升压式 电源变换 如图 所示 升压变换器的原理 实际应用中为三极管或场效应管代表变换器所起的开关作用。当 闭合时 电感 上就有电流通过而储存电能 电压极性为左正、右负 使得续流二极管截止 负载由电容 供给能量 将电容中存储的能量 释放给负载 断开时电感三中的电流不能突变 电感 上产生的感应电动势阻止电流的减小 上产生的反向电动势的极性为右正左负 使得二极管 导通。电感 中储存的能量 向负载供电维持输出电压圪不变 同时还对 充电。只要开关频率足够高 圪就恒定不变。若以三极管 或场效应管 代替开关 当输入电压为 、切分别是三极管导通和截止时间。由式可以看出 采用 电路实现对三极管导通和截止时间的控制 可以获得不同的输出电压圪值。

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