激光測距關(guān)于APD反向高壓的研究

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***告誡我們：學(xué)習(xí)的敵人是自己的滿足，要認(rèn)真學(xué)習(xí)一點東西，必須從不自滿開始！

上回書咱們說道，山東好漢武二郎~~~不對，是激光測距關(guān)于APD反向高壓的研究。其實當(dāng)時只要再認(rèn)真一些，會少走很多彎路。

你想象下這個場景，在3.3V供電單片機系統(tǒng)里生成一段（大概5秒左右）110V左右的高壓，用示波器測量這段高壓，縱軸達(dá)到10V檔，然后在這段高壓里混入峰峰值3V左右的正弦，你能第一時間觀察的到嗎？反正我第一時間到第六時間都沒看出來。當(dāng)時在示波器上看到在高壓上有一點雜波，那時僅僅認(rèn)為是干擾，就不認(rèn)真的沒當(dāng)回事兒，也就是這點不認(rèn)真，付出了兩周多的代價。

1電容能干很多事兒

電容的本質(zhì)，是兩側(cè)之間電荷交互的結(jié)果。我們平時用到電容，或放在靠近電源側(cè)發(fā)揮濾波作用，這時候它就像一個蓄水池，旱澇保收；還有更廣泛的用到運放中，利用其容抗（Xc＝1／(2πfC)）進(jìn)行放大和濾波。容抗不同于阻抗，它會隨著不同頻率的輸入表現(xiàn)出數(shù)值大小不同的容抗，這也是低通、帶通或者高通濾波的本質(zhì)。之前生產(chǎn)就遇到一個技術(shù)問題，在已經(jīng)做好的電路中，希望三極管的發(fā)射級輸出能比基級輸入有幾十個毫秒的延時，我就說只要在基級對地并一個電容就可以了，容值大小不同導(dǎo)致延時長短不同，這也算電容的一個應(yīng)用了。但是現(xiàn)在我要說電容的另一個作用：耦合。

咱們看看下面這個電路，APD接反向高壓VA，只要有光子輸入，APD陽極會有一定的輸出。當(dāng)時抄板也看到了這個電容C，但是沒有認(rèn)真的分析它的作用。一直到研究O點波形時，發(fā)現(xiàn)了在高壓側(cè)混入了一段正弦，而且頻率也跟混頻所要求的參數(shù)一致，那時就像陶淵明到了桃花源時一樣--豁然開朗。VB作為低壓，不能直接混到APD的陰極，需要靠這個電容來“隔直”和“耦合”。隔直是因為電容對直流容抗無窮大（為什么無窮大參看容抗公式），容抗無窮大相當(dāng)于是一個“斷點”；耦合是因為電容可以通過一定頻率的信號。這樣，光子作用于APD的輸出和VB這兩個信號在APD上形成了混頻。搞明白了這個混頻，激光測距最基本的實現(xiàn)方式已經(jīng)慢慢展現(xiàn)出來了，也讓我們找到了激光測距種的關(guān)鍵突破口；而這個混頻的關(guān)鍵，就是對電容所起作用的認(rèn)識。

APD反正高壓的電容耦合電路

2愛因斯坦的偉大之一：波粒二象性

愛因斯坦最偉大的地方，在于他提出了很多理論或設(shè)想，在當(dāng)時都沒幾個人能明白或想到，但是許多年以后隨著科技的發(fā)展才證明了其正確性，遠(yuǎn)一點的波粒二象性，還有最近才被捕捉到的引力波，無一不是這樣。為了滿足所發(fā)文章“千字左右”的要求，我來說一下這個波粒二象性吧。

簡單點說，光具有粒子性，你可以把它看做是許多單個“光子”組成的；它還有“波”的所有性質(zhì)，這些許多的單個光子整體表現(xiàn)出來的就是波。APD的應(yīng)用就是波粒二象性的最佳說明，APD在加反向高壓的條件下，接收一個“光子”會有一定信號輸出；接收許多的光子后呈一定波形輸出。而輸出的波形和“光”之間有很強的相關(guān)性，簡而言之就是輸入一段一定頻率的光波，結(jié)果是輸出這個頻率的一段正弦波，完成光子到電子的轉(zhuǎn)換，這也是“光電二極管”的由來。

最后強調(diào)一下，激光測距之所以有難度，是因為它包含了很多基礎(chǔ)物理性質(zhì)，以及在這些性質(zhì)之上原理、算法和運放的使用，環(huán)環(huán)相扣，只要其中一環(huán)不知所以，就不可能把激光測距的全流程搞明白。所以希望大家好好聽一下視頻課程，也不枉灑家從做開發(fā)到做課件所付出的努力；當(dāng)然，也不枉你的聽課費。

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