摘要
随着脉冲式测距激光雷达的发展和微电子工艺的更新换代，激光雷达接收端电路的设计向着高集成度，小面积，低功耗的方向发展。另外，测距激光脉冲回波的峰值信息重要性受到广泛关注和探测单元向着阵列化的方向发展，不少针对激光雷达接收机的研究都将电压回波脉冲展宽电路集成到芯片内部，方便后续的峰值信息采集转换，但之后的量化一般都需要外部的高速ADC(AnalogtoDigitalConverter)来完成，这会使得其成本和功耗较高，难以实现阵列化集成。针对该问题，本文提出了一种基于峰值检测的激光雷达接收机读出电路，采用对电压回波脉冲采样保持的方法配合低速列级ADC来实现回波峰值的高精度量化，并进行了相关的电路设计和仿真实验。 该设计基于SMIC0.18μm工艺进行设计，电路仿真结果显示:该电路采样电压动态范围为800mV，采样3ns脉宽的脉冲保持电压误差小于3.16％，实现10bit的量化精度。整体电路采样周期由外部使能信号和复位信号控制，可满足不同场合下激光雷达接收机回波峰值采样的应用需求。 本论文完成的工作主要有: (1)针对所提出的激光雷达接收机峰值检测方法，提出了相应的电路处理办法，进行了整体的系统逻辑设计。 (2)针对各个电路模块进行了结构的分析，包括前端的峰值保持电路和对电压值进行量化的ADC，对峰值保持电路进行了误差和稳定性分析并对ADC的类型进行了比较。 (3)针对选取的单斜式结构ADC的子模块电路，进行了电路结构的选取和参数的理论计算，针对系统要求，最终确定了每个子模块的设计方法。 (4)对整体电路在CadenceVirtuoso的环境下基于SMIC0.18μm工艺进行了搭建和仿真，完成了最初的功能设定，并进行了整体电路的版图设计，版图最终面积为250μm×460μm，具有一定的面积优势。 该芯片电路设计为之后应用在激光雷达接收机中的阵列式读出电路设计奠定了前期基础，选取的单斜式ADC结构更有助于之后的系统电路设计，配合前端峰值保持电路以克服单斜式ADC转换速率相对较慢的缺点，相较于现有的电压回波峰值脉冲量化处理方法更具有适用性和创新性。
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