激光测距关于APD反向高压的研究

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***告诫我们：学习的敌人是自己的满足，要认真学习一点东西，必须从不自满开始！

上回书咱们说道，山东好汉武二郎~~~不对，是激光测距关于APD反向高压的研究。其实当时只要再认真一些，会少走很多弯路。

你想象下这个场景，在3.3V供电单片机系统里生成一段（大概5秒左右）110V左右的高压，用示波器测量这段高压，纵轴达到10V档，然后在这段高压里混入峰峰值3V左右的正弦，你能第一时间观察的到吗？反正我第一时间到第六时间都没看出来。当时在示波器上看到在高压上有一点杂波，那时仅仅认为是干扰，就不认真的没当回事儿，也就是这点不认真，付出了两周多的代价。

1电容能干很多事儿

电容的本质，是两侧之间电荷交互的结果。我们平时用到电容，或放在靠近电源侧发挥滤波作用，这时候它就像一个蓄水池，旱涝保收；还有更广泛的用到运放中，利用其容抗（Xc＝1／(2πfC)）进行放大和滤波。容抗不同于阻抗，它会随着不同频率的输入表现出数值大小不同的容抗，这也是低通、带通或者高通滤波的本质。之前生产就遇到一个技术问题，在已经做好的电路中，希望三极管的发射级输出能比基级输入有几十个毫秒的延时，我就说只要在基级对地并一个电容就可以了，容值大小不同导致延时长短不同，这也算电容的一个应用了。但是现在我要说电容的另一个作用：耦合。

咱们看看下面这个电路，APD接反向高压VA，只要有光子输入，APD阳极会有一定的输出。当时抄板也看到了这个电容C，但是没有认真的分析它的作用。一直到研究O点波形时，发现了在高压侧混入了一段正弦，而且频率也跟混频所要求的参数一致，那时就像陶渊明到了桃花源时一样--豁然开朗。VB作为低压，不能直接混到APD的阴极，需要靠这个电容来“隔直”和“耦合”。隔直是因为电容对直流容抗无穷大（为什么无穷大参看容抗公式），容抗无穷大相当于是一个“断点”；耦合是因为电容可以通过一定频率的信号。这样，光子作用于APD的输出和VB这两个信号在APD上形成了混频。搞明白了这个混频，激光测距最基本的实现方式已经慢慢展现出来了，也让我们找到了激光测距种的关键突破口；而这个混频的关键，就是对电容所起作用的认识。

APD反正高压的电容耦合电路

2爱因斯坦的伟大之一：波粒二象性

爱因斯坦最伟大的地方，在于他提出了很多理论或设想，在当时都没几个人能明白或想到，但是许多年以后随着科技的发展才证明了其正确性，远一点的波粒二象性，还有最近才被捕捉到的引力波，无一不是这样。为了满足所发文章“千字左右”的要求，我来说一下这个波粒二象性吧。

简单点说，光具有粒子性，你可以把它看做是许多单个“光子”组成的；它还有“波”的所有性质，这些许多的单个光子整体表现出来的就是波。APD的应用就是波粒二象性的最佳说明，APD在加反向高压的条件下，接收一个“光子”会有一定信号输出；接收许多的光子后呈一定波形输出。而输出的波形和“光”之间有很强的相关性，简而言之就是输入一段一定频率的光波，结果是输出这个频率的一段正弦波，完成光子到电子的转换，这也是“光电二极管”的由来。

最后强调一下，激光测距之所以有难度，是因为它包含了很多基础物理性质，以及在这些性质之上原理、算法和运放的使用，环环相扣，只要其中一环不知所以，就不可能把激光测距的全流程搞明白。所以希望大家好好听一下视频课程，也不枉洒家从做开发到做课件所付出的努力；当然，也不枉你的听课费。

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