色散光譜應(yīng)用中的圖像檢測(cè)需要具有極低噪聲和高比特率的線性陣列圖像傳感器，以實(shí)現(xiàn)高靈敏度和高速測(cè)量。為了降低探測(cè)器的暗噪聲并進(jìn)一步提高測(cè)量的靈敏度，需要使用熱電冷卻器（TEC）。這些要求還要求高性能電子元件與傳感器連接。傳感器讀數(shù)需要低噪聲和快速建立放大器以及低噪聲、精密模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）。TEC需要精確的電流控制和電壓限制，以精確控制溫度。電源管理電子設(shè)備必須能夠提供TEC所需的高功率，以及讀出電路所需的低噪聲。最后，良好的印刷電路板布局對(duì)于避免高功率開(kāi)關(guān)信號(hào)與精密讀出電子設(shè)備的磁耦合或傳導(dǎo)耦合干擾至關(guān)重要。

過(guò)去，設(shè)計(jì)一個(gè)具有分立電子元件的系統(tǒng)來(lái)連接這些復(fù)雜的高性能傳感器一直是一個(gè)挑戰(zhàn)，需要仔細(xì)權(quán)衡尺寸和復(fù)雜性與性能。濱松光子公司和ADI公司認(rèn)為這是一個(gè)機(jī)會(huì)，可以結(jié)合他們的專業(yè)知識(shí)，為濱松G920x InGaAs線性圖像傳感器系列創(chuàng)建參考設(shè)計(jì)，濱松提供傳感器和系統(tǒng)組件，ADI公司設(shè)計(jì)模擬前端（AFE）板。該參考設(shè)計(jì)允許通過(guò) FMC 連接器連接到 FPGA 載卡進(jìn)行模塊化評(píng)估。ADI公司的μModule穩(wěn)壓器用于為設(shè)計(jì)中最具挑戰(zhàn)性的布局部分提供緊湊、優(yōu)化的布局。例如，LTM8053 μModule 降壓型穩(wěn)壓器集成了磁性組件，并具有一種內(nèi)部布局，從而大大降低了電磁噪聲。通過(guò)提供緊湊和優(yōu)化的布局并減少組件數(shù)量，這些高度集成的產(chǎn)品還可以在不犧牲性能的情況下實(shí)現(xiàn)更小的解決方案。?

圖1.圖像傳感器參考設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)化框圖。

三個(gè)關(guān)鍵的高度集成產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了這種緊湊和高性能的AFE設(shè)計(jì)：

ADAQ7980是一款單芯片、高性能、16位、1 MSPS SAR ADC數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)模塊。ADAQ7980內(nèi)置高精度SAR ADC，集成ADC驅(qū)動(dòng)器、基準(zhǔn)電壓緩沖器、LDO穩(wěn)壓器以及集成精密無(wú)源器件和去耦元件。

ADN8835是一款集成3 A功率FET的精密TEC控制器。ADN8835可精確控制傳感器的溫度，無(wú)需外部分立功率FET。

LTM8053 是一款超低噪聲 3.5 A 靜音開(kāi)關(guān)器 μModule 降壓型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器。LTM8053 將開(kāi)關(guān)控制器、電源開(kāi)關(guān)、電感器和所有支持組件集成到一個(gè)緊湊的封裝中，該封裝的布局可實(shí)現(xiàn)最佳噪聲性能。?

這些產(chǎn)品展示了ADI公司高度集成產(chǎn)品的關(guān)鍵特性，包括降低BOM復(fù)雜性和電路板空間，通過(guò)消除關(guān)鍵電路中的板級(jí)寄生效應(yīng)來(lái)優(yōu)化性能，以及通過(guò)提供涵蓋更多信號(hào)鏈的性能規(guī)格來(lái)減少系統(tǒng)誤差和不確定性。ADI公司的其他高性能元件用于完善AFE解決方案，包括精密基準(zhǔn)電壓源ADR4550和高速精密放大器ADA4807。AFE 還提供了將 LTM8053 和 ADN8835 的時(shí)鐘與提供給傳感器和 ADAQ7980 的采樣時(shí)鐘同步的功能。

總之，ADI公司與濱松光子公司合作，為濱松G920x線性陣列NIR/SWIR InGaAs圖像傳感器系列中的傳感器開(kāi)發(fā)高性能參考設(shè)計(jì)。這些線性陣列InGaAs圖像傳感器具有高讀出速度，并包括一個(gè)集成的TEC，用于冷卻光學(xué)探測(cè)器，以實(shí)現(xiàn)極低的噪聲操作。這使其成為高性能近紅外/SWIR光譜應(yīng)用（如氣體和礦物鑒定）的絕佳選擇。ADI公司開(kāi)發(fā)了AFE板來(lái)連接這些傳感器，通過(guò)ADI公司高度集成的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)高性能和緊湊尺寸。

審核編輯：郭婷