ZHCU593A November   2018  – April 2022 TLV3601 , TLV3601-Q1 , TLV3603 , TLV3603-Q1

 

  1.   说明
  2.   资源
  3.   特性
  4.   应用
  5.   5
  6. 1系统说明
    1. 1.1 关键系统规格
  7. 2系统概述
    1. 2.1 方框图
    2. 2.2 设计注意事项
      1. 2.2.1 放大器和比较器
      2. 2.2.2 数字处理和控制
      3. 2.2.3 光学器件
        1. 2.2.3.1 激光驱动器和激光二极管
        2. 2.2.3.2 光电二极管
      4. 2.2.4 电源
    3. 2.3 重点产品
      1. 2.3.1 OPA858 运算放大器
      2. 2.3.2 TLV3501 和 TLV3601/3 高速比较器
      3. 2.3.3 TDC7201 时数转换器
    4. 2.4 系统设计原理
      1. 2.4.1 跨阻放大器
        1. 2.4.1.1 带宽
        2. 2.4.1.2 稳定性注意事项
        3. 2.4.1.3 噪声性能
      2. 2.4.2 飞行时间测量
      3. 2.4.3 仿真
        1. 2.4.3.1 带宽仿真
        2. 2.4.3.2 噪声仿真
        3. 2.4.3.3 OPA858 环路增益和相位裕度仿真
  8. 3硬件、软件、测试要求和测试结果
    1. 3.1 所需的硬件和软件
      1. 3.1.1 硬件
      2. 3.1.2 软件
    2. 3.2 测试和结果
      1. 3.2.1 测试设置
        1. 3.2.1.1 入门：系统设置
          1. 3.2.1.1.1 激光驱动器设置
          2. 3.2.1.1.2 接收器和光学设置
      2. 3.2.2 测试结果
        1. 3.2.2.1 验证和测量的性能
          1. 3.2.2.1.1 脉冲响应测量
            1. 3.2.2.1.1.1 脉冲响应稳定
            2. 3.2.2.1.1.2 脉冲响应和输出脉冲宽度
            3. 3.2.2.1.1.3 上升和下降时间
            4. 3.2.2.1.1.4 过驱动响应
          2. 3.2.2.1.2 飞行时间测试
          3. 3.2.2.1.3 飞行时间测量误差来源
  9. 4设计文件
    1. 4.1 原理图
    2. 4.2 物料清单
    3. 4.3 PCB 布局建议
      1. 4.3.1 布局图
    4. 4.4 Altium 项目
    5. 4.5 Gerber 文件
  10. 5相关文档
    1. 5.1 商标
  11. 6作者简介
  12. 7修订历史记录

1 系统说明

此参考设计展示了德州仪器 (TI) 高速放大器、比较器和时数转换器 (TDC) 的功能，以提供高精度、低功耗飞行时间 (ToF) 测量系统。接收路径包含一个 PIN 光电二极管接收器，
该接收器通过 5V 基准电压进行偏置，并耦合到使用跨阻配置且具有 10kΩ 增益的 OPA858 放大器。OPA858 放大器是一个 5.5GHz 解补偿运算放大器，具有低偏置电流互补金属氧化物半导体 (CMOS) 输入。此设计默认使用 OPA858 5.5GHz 放大器，但可轻松配置为使用 OPA855 8GHz、双极输入放大器或 OPA859 900MHz、CMOS 输入、单位增益稳定放大器。OPA858 输出连接到 TLV3501 4.5ns 比较器，以放大和传播信号到下一级。

使用 TDC7201 时数转换器在短时间测量模式下测量接收信号。TDC7201 在内部计算启动脉冲和停止脉冲之间的时间差，从而确定飞行时间测量。在此设计中，启动信号由微控制器或封装在激光二极管的内置监视器二极管提供，停止信号是从 TLV3501 接收的信号。默认情况下，TDC7201 测量时间下限为 12ns，限制测量距离下限为 3.6 米。但是，在短时间模式下，器件允许两个测量核心协同工作，将测量时间下限降低到 250ps，进而将真空中的测量距离下限降低到 7.5 厘米。TDC7201 数字输出连接到 MSP430 微控制器，该微控制器计算实际测量距离，并将信息发送到计算机图形用户界面 (GUI)。

此设计的发送路径同时受 MSP430 控制，它可以命令激光驱动器触发，同时根据计算机 GUI 的输入启动 TDC7201 测量。激光驱动器连接到具有板载监控光电二极管的激光二极管。当激光二极管开始传输时，板载光电二极管会输出电流信号，同时电阻器将该电流信号转换为简单电压信号。此外，TDC7201 测量启动可由具有板载光电二极管的激光二极管而不是 MSP430 触发，从而提供具有较低延迟的连接。在此设计中，电信号通过光纤传输，便于测量和设置。此设计可修改为使用整流二极管和透镜代替光纤进行空中测量。