机器人激光雷达模块对ADC有什么要求？

电子发烧友网络报道(文/李宁远)如果说电机驱动控制决定了移动机器人执行层的基础能力，那么感知模块的性能决定了移动机器人感知层的水平。这里提到的传感模块，不仅仅是针对机器人配置的超声波和激光雷达这一层，还针对超声波和激光雷达所使用的半导体元器件。

一般来说，移动机器人传感器模块通常需要一个集成或分立数字化仪的高速信号链，以及计算模块之间的高速低延迟通信。对于移动机器人感知层这个对实时性要求极高的模块来说，如果感知层不能实时捕捉和传输环境数据，那么显然这个移动机器人并不“智能”和“自主”。

激光雷达模块是目前移动机器人应用最广泛的子系统，不妨从激光雷达来看看其中的半导体元器件。高速信号链离不开ADC，激光雷达模块使用的ADC无疑比所有ADC对其他传感器的要求更高，尤其是对“高速”的要求。

ti传感器模块模数转换器的应用

对于移动机器人激光雷达模块的ADC应用，大于10 MSPS的数据吞吐率是必须的，即使是常见的ToF系统也需要很高的转化率，更不用说未来可能应用的FMCW系统对ADC速率有更高的要求。

TI在此次应用中推出了双通道125 MSPS 14位模数转换器ADC324X系列。从2 msps到125 MSPS的转换速率专门用于动态范围宽、要求高的高输入频率信号。

整个系列的信噪比水平约为73.3分贝，SFDR约为94分贝。这种高性能可以带来许多优势，例如为雷达提供更高的分辨率和激光雷达模块中的成像技术。考虑到实际工作条件，14位ADC324X系列的ENOB为11.8位，非常接近理论分辨率的有限分辨率。同一信号频率和速率范围内的许多ADC的ENOB约为11.5。

ADC324x支持串行低压差分信号(LVDS)和1分频、2分频和4分频的灵活输入时钟缓冲器，从而减少接口线路数量，实现高系统集成度。串行LVDS接口是一个双线系统，通过两个LVDS对串行输出每个模数转换器的数据。内部锁相环将使输入的模数转换器采样时钟加倍，以获得用于串行输出每个通道的14位输出数据的位时钟。

在125 MSPS的最大转换率下，该系列还可以实现每通道116mW的超低功耗。超低功耗总是有吸引力的。在支持斩波、多芯片同步、高电平通道隔离和内部抖动的高性能ADC系统下，超低功耗无疑对降低整个传感模块的负载起到了显著作用。此外，当SYSREF输入实现整个系统的同步时，时钟输入分频器也会给系统时钟架构的设计带来更多的灵活性。

ADI激光雷达ADC应用

许多ADI信号处理解决方案可以增强激光雷达系统的能力。从放大器到数模转换器，从比较器到高速多通道模数转换器，ADI公司用于检测模块的模数转换器在动态范围、功耗、带宽和信噪比方面具有领先性能。

在这些应用中使用的半导体器件中，AD9094是一款出色的8位1 GSPS四通道ADC，用于对高频输入信号进行采样。AD9094专为采样带宽高达1.4 GHz的模拟信号而设计。在信噪比方面，AD9094的SFDR为71分贝(@611兆赫)，信噪比为48.6分贝，信纳比为48.5分贝。在611 MHz的信号频率下，这一信噪比水平是绝对的行业基准。

在这款高速四通道ADC上，多级差分流水线架构可以实现灵活的JESD204B通道配置。同时，每个通道的功耗极低。按照1 GSPS的速率，总功率为1.6W，这意味着单个通道的功耗仅为400mW。AD9094还提供灵活的掉电选项，必要时可以进一步降低功耗。宽输入带宽、高采样率和高工作线性度，加上低功耗，已经可以为移动机器人感知层提供最大的帮助。

再加上集成宽带抽取滤波器和数控振荡器(NCO)模块、用于系统热管理的片内温度二极管、片内抖动等模块功能，高性能传感层更好地实现了信号链的高速和模块间的高速低延迟。

总结

以上都是关于具体到激光雷达模块应用的ADC的讨论，不难看出在这个设计中，不仅ADC要有高速性能，或者说高速是最基本的。如何在赋予系统高速数据转换效率的同时，赋予其更高的灵活性、更高的集成度、更好的信号处理能力和更低的功耗是最重要的。

原标题：机器人激光雷达ADC:高速只是基本要求。