激光雷达技术
奥迪A8的关键要素是激光雷达。这是汽车制造商第一次使用激光扫描仪。它是基于具有旋转镜技术和边缘发射技术中905 nm波长的机械系统的激光雷达。该设备的射程为150米，水平视场角为145°，垂直视场角为3．2°。电机控制单元由带有控制驱动器的定子和转子以及用于运动检测的MPS40S霍尔传感器组成。霍尔效应传感器响应于磁场而改变其输出电压。这是一个持久的解决方案，因为没有机械零件会随着时间的流逝而磨损。集成的软件包减少了系统的大小和实现的相对复杂性（图9、10、11）。
激光雷达系统基于飞行时间（ToF），可测量精确的计时事件（图12）。最新的发展已经看到了几种多光束激光雷达系统，它们可以生成车辆周围环境的精确三维图像。该信息用于选择最合适的驾驶操作。
图9：激光扫描仪（图片：System Plus）
图10：在Audi A8中实现的激光扫描仪的内部
图11：激光扫描仪的框图
图12：飞行时间功能图（图片：Maxim Integrated）
边缘发射激光器是半导体激光器的原始且仍被广泛使用的形式。它们的谐振长度可以实现高增益。在该结构内，激光束在典型的双异质结构波导结构中导向。根据波导的物理特性，有可能获得高光束质量但输出功率有限的输出，或获得高输出功率但光束质量低的输出（图13）。
图13：边发射激光二极管
激光雷达解决方案中使用的激光器具有3引脚TO型封装，管芯面积为0．27 mm 2 ，如图13所示。激光器的功率为75 W，直径为5．6 mm。“可能是Sheaumann为100 mm晶圆上的激光组件制造的，” Fraux说。调节单元使用雪崩光电二极管（APD）来获取穿过两片透镜（一个发射和一个接收）后的激光束。Fraux说：“ APD可能是由第一传感器在150毫米晶圆上制成的，该晶圆具有8引脚FR4 LLC封装，管芯面积为5．2 mm 2（图14）。”
APD是一种高速光电二极管，它使用光子倍增来获得低噪声信号。APD比PIN光电二极管具有更高的信噪比，可用于各种应用，例如高精度测距仪和低照度检测。从电子角度来看，APD需要更高的反向电压，并需要更详细地考虑其与温度有关的增益特性。
图14：雪崩光电二极管（APD）
除了用于激光和运动控制的两个单元之外，控制硬件还包括主板，该主板包括Xilinx XA7Z010 SoC双核ARM Cortex－A9、32位STMicroelectronics SPC56EL60L3微控制器以及包括以下各项的电源管理系统：ADI公司的同步降压稳压器，英飞凌公司的双通道智能高端电源开关，ADI公司的带LDO的三路单片式降压IC和Allegro公司的三相无传感器风扇驱动器IC。FlexRay协议支持数据通信。FlexRay系统由几个电子控制单元组成，每个电子控制单元都带有一个控制器，该控制器管理对一个或两个通信通道的访问。
估计这种激光雷达技术每年每超过10万单位的成本可能达到150美元，其中很大一部分与主机板和激光器有关（图15）。
图15：拆卸的激光扫描仪硬件
在激光雷达项目中，跨阻放大器是电子布局中最关键的部分。低噪声，高增益和快速恢复特性使这些新器件成为汽车应用的理想选择。为了获得最佳性能，设计人员必须特别注意接口和集成电路，波长和光机械对准的问题。这些集成电路符合AEC－Q100认证，可满足汽车行业最严格的安全要求。
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