【激光测距系统，不只是几颗芯片】芯佰微模拟信号链解决方案

一、行业技术综述与痛点解析

激光测距（Laser Rangefinding）作为工业自动化、精密建筑测量及无人机避障的核心传感技术，其性能边界由模拟信号链的底层质量决定。在基于脉冲飞行时间（ToF）或相位差检测的逻辑中，系统面临着三大严峻挑战：一是如何在高本底噪声中完整捕获纳秒级（ns）的微弱脉冲回波；二是如何在毫微秒量级实现精准的阈值判决以降低系统误差；三是如何在剧烈的驱动电流波动下维持基准轨的纯净度。

芯佰微（Corebai）立足于深耕多年的高性能模拟集成电路，提供覆盖模拟前端、电源管理、电压检测及接口通信的器件组合方案，包括运算放大器、比较器、线性稳压器、RS-232接口芯片以及USB微控制器，形成完整、可量产的应用级解决方案。

二、系统架构与器件分工

在该结构中，芯佰微器件的功能分配如下：

回波信号放大采用CBM8051、CBMV358、CBMV722运算放大器；

电池阈值检测采用CBM2903比较器；

稳压模块采用CBM1117线性稳压器；

外部串口通信采用CBM3232；

系统主控及USB接口采用CBM9002。

1、回波信号模拟前端设计

(1)前级高速放大：CBM8051

光电接收器输出的回波信号通常幅度极小、边沿陡峭，需要高速、低噪声的放大器进行前级处理。

CBM8051支持2.5V～5.5V单电源供电，采用轨到轨输出结构，小信号带宽典型可达150MHz～250MHz，输入偏置电流典型为1pA，每通道静态电流约2.8mA。

在系统中，CBM8051用作接收端前级放大器，对光电接收器输出的微弱信号进行高速放大，同时保持较低失真和较高带宽，为后续混频、滤波和采样提供高质量模拟信号基础。

(2)中后级放大与滤波：CBMV358与CBMV722

回波信号经解调或混频后，仍需进行幅度调整、滤波整形并驱动ADC。

CBMV358增益带宽约1.1MHz，静态电流约60～80μA，具备轨到轨输入输出、毫伏级输入失调电压和皮安级输入偏置电流，适合用于低功耗滤波和缓冲级。

CBMV722增益带宽为10MHz，压摆率约7V/μs，同样支持轨到轨输入输出，在速度与功耗之间取得平衡。

在系统中，这两类运算放大器主要承担Mixer后信号的二次放大、有源滤波和ADC输入缓冲功能，保证信号幅度、频带和稳定性满足模数转换精度要求。

2、电池电压检测：CBM2903比较器

激光测距仪多为电池供电，必须对电池状态进行实时监测。

CBM2903为双通道比较器，供电范围覆盖2V～30V，输入失调电压典型值±1mV，每通道静态电流为微安级，输出为开漏结构，响应时间约1.3μs。

在系统中，CBM2903接入电池分压网络，将实际电池电压与设定参考阈值比较，并将结果输出给MCU，用于实现低电量报警、充满判断以及系统掉电保护逻辑。其宽电压范围和低功耗特性，适合便携式、长续航的测距设备。

3、电源稳压设计：CBM1117

系统供电结构为“电池→充电管理→ DC-DC升压→ LDO稳压”。其中LDO采用CBM1117。

CBM1117最大输入电压15V，支持1.5V、1.8V、2.5V、3.3V、5V等固定输出或可调输出，最大输出电流0.8A，典型压降约1.39V，负载调整率典型0.2%～0.4%，并具备过流与过热保护功能。

在激光测距仪中，CBM1117用于给MCU、运放、ADC等敏感模块提供低噪声、稳定电源，降低DC-DC升压纹波对模拟前端和测量精度的影响，是系统稳定性的关键环节。

4、串口通信接口：CBM3232

在工业或调试应用中，测距仪常通过RS-232与上位机或控制系统通信。

CBM3232兼容EIA/TIA-232标准，工作电压3.3V或5V，最高通信速率120kbps，内部集成电荷泵，无需外部负电源，同时具备增强型ESD防护能力。

在系统中，CBM3232完成MCU TTL电平与RS-232标准电平之间的转换，用于参数设置、数据导出和现场维护，满足工业环境对可靠通信接口的要求。

5、主控与USB接口：CBM9002

系统主控采用CBM9002 USB微控制器。该器件基于增强型8051内核，支持12MHz、24MHz、48MHz工作频率，片上集成16KB SRAM，工作电压3.3V，5V容限输入，内置USB2.0收发器，支持全速和高速模式，并提供UART、I2C及多路GPIO接口。

在激光测距仪中，CBM9002集成USB接口，使测距设备可直接与PC连接，用于数据传输、系统升级和调试。

该方案在性能、功耗和系统完整性之间取得平衡，为激光测距设备在工程测量、工业检测及便携式应用领域提供成熟、可量产、可国产替代的整体解决方案。

技术声明：本文所述所有产品参数均以芯佰微电子（CoreBai）发布的最新版本规格书为准。