雷達脈沖ToF電路設(shè)計(七)
出處:電路城 發(fā)布于:2020-01-03 16:00:29 | 3395 次閱讀
、準確度和可重復(fù)性
和所有測量系統(tǒng)一樣,它的性能特點也體現(xiàn)在、準確度和可重復(fù)性上。
分辨率
LIDAR 系統(tǒng)的是指兩個已報告距離之間的最小差異。對于基于 TDC 的系統(tǒng),由 TDC 的 LSB 決定。
信號鏈產(chǎn)生的時序延遲會影響準確度。這些時序問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、過熱、電源電壓過高,以及輸入驅(qū)動過大。
漂移誤差
測量脈沖 ToF 時會出現(xiàn)特定的準確度誤差,這在文獻中被稱為“漂移誤差”。漂移誤差是結(jié)合使用以下因數(shù)時會出現(xiàn)的、固有的不性
光脈沖在從最開始發(fā)出能量到達到能量峰值之間具有一個有限斜率。
各種材料會以介于 0% 和 100% 之間的速率反射光。
脈沖 ToF 測量使用閾值來檢測信號是否已到達。
接收到的能量因目標對象而異,但不受距離的影響,因此,閾值會在不同的時間發(fā)生交叉,從而導(dǎo)致估算的ToF 有誤。
在圖 9給出了有關(guān)這的圖例說明。比較器輸入設(shè)置為閾值電壓,即 VTH。較強信號的削波速度非??欤?t1處突破閾值;另一個勉強觸及削波信號的信號將在 t2 時間處突破閾值 (t2 > t1);極弱的信號將在 t3 時間處突破閾值 (t3 > t2 > t1)。這些回聲同時達到峰值,因此來自位于相同距離處的目標,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)在測量相同數(shù)量的噪聲時提供相同結(jié)果的能力(即,噪聲在報告的最終值中所占的相對權(quán)重)。脈沖 ToF 系統(tǒng)中的噪聲來源包括:
周期到周期抖動
長期抖動
相位抖動
時間間隔誤差和時間間隔誤差
人們通常認為,放大的階段決定了噪聲。大多數(shù) TDC 架構(gòu)依賴于對“緩慢”進行計數(shù)的外部時鐘,因此這里將繼續(xù)使用外部時鐘。
根據(jù) JEDEC 標準 65B JESD65V 和行業(yè)實踐定義的時鐘噪聲如下所示:
TDC 組件本身的背景噪聲
比較器輸出的抖動,該抖動本身是輸入信號除以輸入信號斜率的噪聲函數(shù)要確定最確切的噪聲定義,務(wù)必謹記,此 LIDAR 系統(tǒng)的設(shè)計目標是實現(xiàn) 100m 的傳感距離,即總 ToF 為333ns。時鐘頻率介于 1 和 10MHz 之間,這意味著周期介于 1 s 和 100ns 之間。因此,時鐘產(chǎn)生的噪聲將持續(xù)一到三個周期。
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