一种激光器驱动电流源设计与频点电流获取方法研究

摘要

随着测距技术的发展，精度更高、方向性更强、测程更远的激光测距系统已成为当前科技发展的需求。半导体激光器测距精度除取决于激光器本身性能外，还取决于其驱动电流理想程度及温度稳定度。根据中国火箭技术研究院102所项目要求，本文需为S7500半导体激光器设计一种尺寸小、精度高、温漂低、响应快、噪声低、输出波形可预置的多通道驱动电流源。
　　本文提出了S7500半导体激光器驱动电流源设计思想，并实现了实物设计。为进一步提高测距精度，本文对频点电流获取及拟合方法进行了研究。本文主要研究工作如下:
　　1.根据S7500半导体激光器的测距原理、应用及技术指标确定了其驱动电流源的整体设计方案。整个驱动电流源系统包括V/I变换单元与波形发生电路单元两部分。通过对电路结构设计与器件选择简化了电路结构、提升电路集成度与可靠度，且降低了电路产生的温漂。
　　2.本文讲述了基于FPGA技术的波形数据发生方法与控制电路设计。采用FPGA技术使驱动电流源具有任意波形预置能力，且实现了输出波形具有单点程控、单波形循环及无限波形循环三种模式。根据以上方案进行了实物设计，并对其进行了实验测试以及对实验结果进行了误差分析。
　　3.本文研究了频点电流获取方法，并设计了数据获取电路，通过二分法对所获取的频点数据进行拟合，通过提高驱动电流线性度以提高半导体激光器调频曲线线性度，进而提高半导体激光器测距精度。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 国内外半导体激光器驱动技术的发展情况

1．3 本文研究的主要内容

第2章 驱动电流源的整体方案

2．1 S7500激光器驱动电流源电路结构设计

2．2 恒流源单元电路设计

2．2．1 恒流源设计理论基础

2．2．2 恒流源模块的设计

2．3 波形发生单元设计

2．3．1 DAC电路设计

2．3．2 任意波发生方案确定

2．4 低温漂设计

2．5 本章小结

第3章 波形数据发生与控制电路设计

3．1 时钟电路设计

3．1．1 DAC时序要求

3．1．2 时钟逻辑电路

3．2 波形数据的获取与发生

3．2．1 波形数据获取

3．2．2 波形数据发生

3．3 FPGA芯片确定

3．4 电路调试结果

3．5 本章小结

第4章 频点数据获取

4．1 激光器调频特性

4．2 数据采集板卡总体设计方案

4．2．1 AD采样电路设计

4．2．2 触发电路设计

4．2．3 数据传输电路设计

4．2．4 数字逻辑设计

4．3 线性调频数据拟合

4．3．1 调频非线性校正的理论思想

4．3．2 频点数据拟合步骤

4．4 系统测试

4．4．1 数据采集板卡的测试

4．4．2 数据拟合系统的测试及分析

4．5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间成果

致谢