一种脸部识别VCSEL模组差模驱动电路的制作方法

一种脸部识别vcsel模组差模驱动电路
技术领域
1.本实用新型涉及脸部识别技术领域，尤其涉及一种脸部识别vcsel模组差模驱动电路。


背景技术：

2.近年来,在智能手机的人脸识别系统和平板电脑终端的空间识别系统中,已采用vcsel（vertical cavity surface emitting laser：垂直腔面发射激光器）作为激光光源,这使的vcsel的应用迅速普及。另外,在其它很多领域,包括运用在工业等领域的agv和通过手势、形状识别的检查系统的应用也越来越普及,预计未来vcsel的需求会进一步增长。
3.目前，vcsel模组一般是采用单端驱动的工作模式。如图1所示为vcsel单端模式驱动电路的原理图。如图1所示，由vcsel和pd（光电二极管）组成了人脸识别激励和监测模拟前端模组（vcsel module）。其中，vcsel在外置的激光驱动器的脉冲电流驱动下发射激光，而pd负责接收vcsel发射的光，对光进行反射，并把光转化为电流，通过外置的跨阻放大器tia, 把电流转化为电压（其中rc是跨导电阻，把检测到的电流转为电压，cc是跨导电容，限制采集电流的带宽），通过分析电压，即可计算出vcsel和待测物件之间的距离。通过两者之间的距离即可根据需要建立识别到的模型或立体画面。但是，现有的vcsel模组在工作时，由于vcsel的输入端与pd的输出端之间、vcsel的输出端与pd的输出端之间以及pd的输入端与输出端之间均存在寄生电容，这会导致pd的输出端出现电压尖峰，而这会使得整个模组的输出存在干扰信号，其输出电压波形如图2所示，进而造成计算得到的vcsel和待测物件之间的距离存在误差。为此，需要设计一种能够避免上述干扰信号出现的驱动电路，以保证输出信号的真实性。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、实现方便、能有效避免输出信号存在电压尖峰的脸部识别vcsel模组差模驱动电路。
5.本实用新型所述脸部识别vcsel模组差模驱动电路所采用的技术方案是：该驱动电路包括
6.用于发射激光并检测前端模拟信号的脸部识别vcsel模组，
7.用于驱动所述脸部识别vcsel模组中的发光二极管的脉冲恒流源，以及
8.用于将所述脸部识别vcsel模组输出的电流信号转换成电压信号并输出的跨阻放大器，
9.所述脉冲恒流源与所述发光二极管的输入端相连接，所述跨阻放大器与所述脸部识别vcsel模组的光电二极管的输出端相连接，该驱动电路还包括差模电路，所述差模电路连接在所述发光二极管的两端，所述差模电路用于消除所述脸部识别vcsel模组内存在的寄生电容引起的电压尖峰输出。
10.所述差模电路包括依次连接的缓冲器、第一电阻和第二电阻，所述第一电阻和所
述第二电阻的阻值相等，在所述第二电阻的两端并联有运算放大器，所述第一电阻、所述第二电阻及所述运算放大器共同构成反向放大器。
11.所述跨阻放大器包括相互并联的跨导电容、跨导电阻和低噪音放大器。
12.本实用新型的有益效果是：本实用新型通过设置差模电路，利用本实用新型方法成功地消除了由于脸部识别vcsel模组自身存在的寄生电容造成的输出存在电压尖峰的对输出信号的影响，避免了干扰信号对输出电压信号的影响，保证了输出信号的真实性和可靠性。
附图说明
13.图1是现有技术的vcsel单端模式驱动电路的简易原理图；
14.图2是现有技术的vcsel单端模式驱动电路输出的电压波形图；
15.图3是本实用新型的vcsel模组差模驱动电路的简易原理图；
16.图4是本实用新型的vcsel模组差模驱动电路输出的无电压尖峰的波形图。
具体实施方式
17.本实用新型的实施例具体如下。
18.如图3和图4所示，本实用新型驱动电路包括用于发射激光并检测前端模拟信号的脸部识别vcsel模组vcsel module，
19.用于驱动所述脸部识别vcsel模组vcsel module中的发光二极管vcsel的脉冲恒流源ldd，以及
20.用于将所述脸部识别vcsel模组vcsel module输出的电流信号转换成电压信号并输出的跨阻放大器tia，
21.所述脉冲恒流源ldd与所述发光二极管vcsel的输入端相连接，所述跨阻放大器tia与所述脸部识别vcsel模组vcsel module的光电二极管pd的输出端相连接。脸部识别vcsel模组vcsel module为人脸识别激励和检测模拟前端模组，其中vcsel是垂直腔面发射激光器，在外置激光驱动器在脉冲电流驱动下发射激光。通过改变脉冲恒流源ldd驱动电流的周期、电流占空比、电流上升下降，进而输出不同的电流值，满足不同的场景使用要求。光电二极管pd负责接收vcsel发射的光并把光转化为电流，在通过跨足放大器tia将电流转换为电压信号。所述跨阻放大器tia包括相互并联的跨导电容cc、跨导电阻rc和低噪音放大器lna。其中跨导电阻rc把检测到的电流转为电压，跨导电容cc用于限制采集电流的带宽。通过分析电压的时间差异和算法，计算出vcsel和待测物件的距离。另外，lna为低噪音放大器，光电二极管pd的pdc端的电压由于反馈的作用被钳制为vbias电压，使用者可以调节vbias电压，来控制光电二极管pd的不同偏置电压。
22.该驱动电路还包括差模电路，所述差模电路连接在所述发光二极管vcsel的两端，所述差模电路用于消除所述脸部识别vcsel模组vcsel module内存在的寄生电容引起的电压尖峰输出。所述差模电路包括依次连接的缓冲器op0、第一电阻r1和第二电阻r2，所述第一电阻r1和所述第二电阻r2的阻值相等，在所述第二电阻r2的两端并联有运算放大器op1，所述第一电阻r1、所述第二电阻r2及所述运算放大器op1共同构成反向放大器。
23.上述脸部识别vcsel模组差模驱动电路的消除干扰电压尖峰的驱动方法中，设定
所述发光二极管vcsel的输入端lda与所述光电二极管pd的输出端pdc之间的寄生电容为cxa，所述发光二极管vcsel的输出端ldc与所述光电二极管pd的输出端pdc之间的寄生电容为cxc，以及所述光电二极管pd的输入端pda与所述光电二极管pd的输出端pdc之间的寄生电容为cxp，该方法包括以下步骤：
24.步骤a、设所述缓冲器op0的正端输入的电流为0且所述发光二极管vcsel的输入端lda的电压vlda等于所述第一电阻r1的输入端的电压vbuff，则有
25.vbuff=vlda
ꢀ………………………………………………………………
(1)；
26.步骤b、由所述第一电阻r1、所述第二电阻r2及所述运算放大器op1组成反向放大器，由于r1=r2，设所述发光二极管vcsel的输出端ldc的电压为vldc，有
27.vbuff=-vldc
ꢀ…………………………………………………………ꢀ
(2)；
28.步骤c、从式（1）和 式（2）可以得出：
29.vlda=-vldc
ꢀ……………………………………………………………
(3)；
30.步骤d、定义电流进入vcsel时引起的所述发光二极管vcsel的输入端lda的电压变化为1/2*δv，
31.设通过寄生电容cxa所引起的所述光电二极管pd的输出端pdc的电压变化为δvx1，则有
32.δvx1= 1/2*δv * cxa/(cxc+cxp)
……………………………………
(4)；
33.步骤e、定义电流进入vcsel时引起的所述发光二极管vcsel的输出端ldc的电压变化为-1/2*δv；
34.设通过寄生电容cxa所引起的所述光电二极管pd的输出端pdc的电压变化为δvx2，则有
35.δvx2=
ꢀ‑
1/2*δv * cxc/(cxa+cxp)
……………………………………
(5)；
36.步骤f、则通过寄生电容cxa和寄生电容cxc所引起的所述光电二极管pd的输出端pdc的总电压变化δvx为
37.δvx= δvx
1 +δvx2=0
ꢀ…………………………………………………
(6)；
38.步骤g、所述脸部识别vcsel模组的输出端输出信号的干扰电压尖峰被消除。
39.从而成功消除vcsel驱动电路本身存在的寄生电容所引起的干扰在tia检测电路所引起的变化。保证了检测结果的真实性和可靠性。