在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，成像信號(hào)處理一直是備受關(guān)注的技術(shù)方向。今天，我們將深入探討德州儀器（TI）推出的LM98519，一款專為數(shù)字彩色復(fù)印機(jī)、掃描儀和其他圖像處理應(yīng)用打造的高性能10位、65 MSPS信號(hào)處理解決方案。

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1. 特性與優(yōu)勢(shì)

電源與處理特性

LM98519采用3.3V單電源供電，支持CDS或S/H處理，且具備負(fù)輸入信號(hào)極性。其通道速率可達(dá)32.5MHz，主機(jī)接口引腳還增強(qiáng)了ESD保護(hù)，這對(duì)于提高設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性至關(guān)重要。低功耗CMOS設(shè)計(jì)和4線串行接口的結(jié)合，不僅降低了功耗，還方便了與其他設(shè)備的通信。

通道架構(gòu)與校準(zhǔn)功能

2通道對(duì)稱架構(gòu)為信號(hào)處理提供了高效的解決方案。每個(gè)通道都能獨(dú)立進(jìn)行增益和偏移校正，同時(shí)支持?jǐn)?shù)字黑電平校準(zhǔn)和數(shù)字白電平校準(zhǔn)，確保了圖像的色彩準(zhǔn)確性和清晰度?？?a target="_blank">編程輸入鉗位功能則進(jìn)一步增強(qiáng)了對(duì)輸入信號(hào)的控制能力。

2. 應(yīng)用領(lǐng)域

LM98519的應(yīng)用范圍廣泛，主要包括數(shù)字彩色復(fù)印機(jī)、掃描儀以及圖像處理極性應(yīng)用。在這些應(yīng)用中，其高性能的信號(hào)處理能力能夠有效提升圖像的質(zhì)量和處理效率。

3. 關(guān)鍵規(guī)格參數(shù)

輸入與采樣參數(shù)

• 最大輸入電平：在CDS增益為1.0時(shí)，最大輸入電平為 - 1.19 Vp - p；CDS增益為2.1時(shí)，為 - 0.58 Vp - p。
• 輸入采樣率：6通道模式下為5至32.5 MSPS，3通道模式下為10至32.5 MSPS。

增益與分辨率參數(shù)

• PGA增益范圍：1x至10x（0至20 dB），CDS/SH增益設(shè)置為1x或2.1x，總通道增益可達(dá)1x至20x（0至26 dB）。
• 分辨率：PGA增益分辨率為8位模擬，ADC分辨率為10位，ADC采樣率為10至65 MSPS。

其他參數(shù)

• SNR：在增益為1x時(shí)，SNR可達(dá)67.5dB。
• 偏移DAC范圍：FDAC為±111 mV或±60 mV，CDAC為±277 mV。
• 電源電壓：3.0 V至3.6 V，典型功耗為1.04 W。

4. 詳細(xì)描述

架構(gòu)與采樣方式

LM98519采用創(chuàng)新的六通道架構(gòu)，利用相關(guān)雙采樣（CDS）或采樣保持（SH）類型采樣，實(shí)現(xiàn)了高速信號(hào)吞吐量。CDS/SH輸入級(jí)提供1x或2x增益設(shè)置，每個(gè)通道都配備了1x至10x（8位）的PGA，可精確調(diào)整每個(gè)通道的增益。

校準(zhǔn)與校正功能

數(shù)字白電平自動(dòng)校準(zhǔn)環(huán)路能夠自動(dòng)設(shè)置PGA值，以達(dá)到選定的白色目標(biāo)電平。每個(gè)通道還配備了±4位粗調(diào)和±10位微調(diào)的模擬偏移校正DAC，可在采樣保持放大器之前進(jìn)行偏移校正。這些校正值可通過自動(dòng)數(shù)字黑電平校正環(huán)路進(jìn)行控制。

信號(hào)處理與輸出

2對(duì)1復(fù)用方案將信號(hào)路由到三個(gè)65 - MHz高性能ADC。全差分處理通道具有出色的抗噪能力，噪聲底低至 - 67.5 dB。10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器具有出色的動(dòng)態(tài)性能，確保了圖像再現(xiàn)的準(zhǔn)確性。

5. 引腳配置與功能

LM98519的引腳配置豐富，涵蓋了電源、輸入、輸出和控制等多個(gè)方面。例如，VDDD和VDDA分別為數(shù)字和模擬電源，VSSA和VSSO為電源地。輸入引腳如OSR1、OSR2等用于連接CCD信號(hào)，而輸出引腳如DBO - DB9、DGO - DG9、DRO - DG9則用于輸出處理后的數(shù)字信號(hào)?？刂埔_如SCLK、SDI、SENB、SDO則用于串行接口的通信。

6. 規(guī)格參數(shù)詳解

絕對(duì)最大額定值

在使用LM98519時(shí)，需要注意其絕對(duì)最大額定值。例如，電源電壓范圍為 - 0.3至4.2 V，任何引腳（除VREG外）的電壓范圍為 - 0.3至VDDD + 0.3 V，VREG引腳的電壓范圍為 - 0.3至2.1 V。輸入電流在任何引腳超過電源電壓時(shí)，應(yīng)限制在±25 mA以內(nèi)，最大封裝輸入電流為50 mA。

處理額定值

存儲(chǔ)溫度范圍為 - 65至150℃，靜電放電（ESD）方面，人體模型（HBM）為2500 V，部分引腳可達(dá)7500 V，機(jī)器模型（MM）為250 V，帶電設(shè)備模型（CDM）為1000 V。

推薦工作條件

推薦的模擬、數(shù)字和輸出電源電壓范圍均為3.0至3.6 V，輸出電源電壓范圍為2.25至VDDD。指定的溫度范圍為0至70℃。為了確保電源的穩(wěn)定性，建議使用公共線性電壓調(diào)節(jié)器為三個(gè)電源供電。

電氣特性

電氣特性方面，ADC的分辨率為10位，INL和DNL在不同增益設(shè)置下有相應(yīng)的指標(biāo)要求。噪聲底（SNR）在增益為1x時(shí)為67.5 dB，增益為6x時(shí)為55 dB。輸入采樣率和MCLK頻率在不同模式下也有明確的規(guī)定。

7. 應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

設(shè)計(jì)要求

在設(shè)計(jì)過程中，所有電源電壓應(yīng)來自干凈的線性穩(wěn)壓器輸出，避免使用開關(guān)電源。同時(shí)，需要注意輸入時(shí)序信號(hào)的要求，如MCLK、CLPIN、BLKCLP等信號(hào)的頻率和電平范圍。

詳細(xì)設(shè)計(jì)步驟

1. 電源供應(yīng)：使用3.3V的模擬、數(shù)字和輸出電源，建議使用公共LDO穩(wěn)壓器，并采用EMI濾波設(shè)備和專用耦合來隔離總線之間的噪聲。
2. 輸入時(shí)序信號(hào)：提供符合要求的輸入時(shí)序信號(hào)，如MCLK、CLPIN、BLKCLP等。
3. CCD信號(hào)連接：將CCD信號(hào)通過0.1 uF電容器交流耦合到AFE輸入。
4. 串行控制接口：連接數(shù)據(jù)處理模塊的串行控制接口到LM98519。
5. 數(shù)據(jù)輸出連接：將序列化數(shù)據(jù)線連接到FPGA或數(shù)據(jù)處理模塊上的芯片。
6. 寄存器配置：根據(jù)需要調(diào)整和重新配置配置寄存器的設(shè)置。

8. 電源供應(yīng)建議

為了保護(hù)OS輸入免受傳感器電路瞬態(tài)的損壞，在芯片剛上電時(shí)，可通過設(shè)置寄存器0x01的第4位為1來啟用保護(hù)鉗位電路。當(dāng)OVP啟用時(shí)，OS輸入的最大電壓和輸入電流規(guī)格與絕對(duì)最大額定值相同。

9. 布局設(shè)計(jì)

布局指南

• 使用推薦的電源配置圖為設(shè)備供電。
• 在每個(gè)電源引腳旁邊放置去耦電容，并靠近接地平面。
• 使用多層電路板，以方便布線并提供低電感接地平面。
• 注意過孔電感，必要時(shí)增加過孔的數(shù)量和/或直徑以降低電感。
• 在敏感節(jié)點(diǎn)下方使用接地平面“禁止區(qū)域”，以最小化寄生電容。

布局示例

文檔中提供了LM98519的典型應(yīng)用布局示例，可作為實(shí)際設(shè)計(jì)的參考。

10. 總結(jié)

LM98519作為一款高性能的成像信號(hào)處理器，具有豐富的特性和出色的性能。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)其規(guī)格參數(shù)和設(shè)計(jì)要求，合理進(jìn)行引腳連接、電源供應(yīng)和布局設(shè)計(jì)，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的圖像信號(hào)處理。同時(shí)，在使用過程中，還需要注意靜電放電等問題，確保設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。各位電子工程師在設(shè)計(jì)相關(guān)產(chǎn)品時(shí)，不妨考慮LM98519，相信它會(huì)為你的設(shè)計(jì)帶來意想不到的效果。你在使用類似芯片時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。