雷達(dá)脈沖ToF電路設(shè)計(jì)(七)
出處:電路城 發(fā)布于:2020-01-03 16:00:29 | 3323 次閱讀
、準(zhǔn)確度和可重復(fù)性
和所有測(cè)量系統(tǒng)一樣,它的性能特點(diǎn)也體現(xiàn)在、準(zhǔn)確度和可重復(fù)性上。
分辨率
LIDAR 系統(tǒng)的是指兩個(gè)已報(bào)告距離之間的最小差異。對(duì)于基于 TDC 的系統(tǒng),由 TDC 的 LSB 決定。
信號(hào)鏈產(chǎn)生的時(shí)序延遲會(huì)影響準(zhǔn)確度。這些時(shí)序問(wèn)題的主要是由不同器件的傳播延遲造成的。這些傳播延遲因以下參數(shù)而異:從器件到器件、過(guò)熱、電源電壓過(guò)高,以及輸入驅(qū)動(dòng)過(guò)大。
漂移誤差
測(cè)量脈沖 ToF 時(shí)會(huì)出現(xiàn)特定的準(zhǔn)確度誤差,這在文獻(xiàn)中被稱為“漂移誤差”。漂移誤差是結(jié)合使用以下因數(shù)時(shí)會(huì)出現(xiàn)的、固有的不性
光脈沖在從最開(kāi)始發(fā)出能量到達(dá)到能量峰值之間具有一個(gè)有限斜率。
各種材料會(huì)以介于 0% 和 100% 之間的速率反射光。
脈沖 ToF 測(cè)量使用閾值來(lái)檢測(cè)信號(hào)是否已到達(dá)。
接收到的能量因目標(biāo)對(duì)象而異,但不受距離的影響,因此,閾值會(huì)在不同的時(shí)間發(fā)生交叉,從而導(dǎo)致估算的ToF 有誤。
在圖 9給出了有關(guān)這的圖例說(shuō)明。比較器輸入設(shè)置為閾值電壓,即 VTH。較強(qiáng)信號(hào)的削波速度非???,在 t1處突破閾值;另一個(gè)勉強(qiáng)觸及削波信號(hào)的信號(hào)將在 t2 時(shí)間處突破閾值 (t2 > t1);極弱的信號(hào)將在 t3 時(shí)間處突破閾值 (t3 > t2 > t1)。這些回聲同時(shí)達(dá)到峰值,因此來(lái)自位于相同距離處的目標(biāo),即光的傳輸距離相同,這種情況下的漂移誤差為系統(tǒng)性誤差。
接收到的振幅對(duì)于估算的 ToF 以及相關(guān)“漂移誤差”大小的影響可重復(fù)性
可重復(fù)性是指系統(tǒng)在測(cè)量相同數(shù)量的噪聲時(shí)提供相同結(jié)果的能力(即,噪聲在報(bào)告的最終值中所占的相對(duì)權(quán)重)。脈沖 ToF 系統(tǒng)中的噪聲來(lái)源包括:
周期到周期抖動(dòng)
長(zhǎng)期抖動(dòng)
相位抖動(dòng)
時(shí)間間隔誤差和時(shí)間間隔誤差
人們通常認(rèn)為,放大的階段決定了噪聲。大多數(shù) TDC 架構(gòu)依賴于對(duì)“緩慢”進(jìn)行計(jì)數(shù)的外部時(shí)鐘,因此這里將繼續(xù)使用外部時(shí)鐘。
根據(jù) JEDEC 標(biāo)準(zhǔn) 65B JESD65V 和行業(yè)實(shí)踐定義的時(shí)鐘噪聲如下所示:
TDC 組件本身的背景噪聲
比較器輸出的抖動(dòng),該抖動(dòng)本身是輸入信號(hào)除以輸入信號(hào)斜率的噪聲函數(shù)要確定最確切的噪聲定義,務(wù)必謹(jǐn)記,此 LIDAR 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn) 100m 的傳感距離,即總 ToF 為333ns。時(shí)鐘頻率介于 1 和 10MHz 之間,這意味著周期介于 1 s 和 100ns 之間。因此,時(shí)鐘產(chǎn)生的噪聲將持續(xù)一到三個(gè)周期。
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