淺談瑞盟科技·MS9945——12bit,40MHz CCD 信號模數(shù)轉(zhuǎn)換器

產(chǎn)品簡述

MS9945 是一款應(yīng)用于 CCD 圖像傳感器全模擬信號處理的模數(shù)轉(zhuǎn)

換器。其內(nèi)部模塊還集成了相關(guān)雙采樣器(CDS)、數(shù)字控制的可變增益

放大器(VGA)和暗像素鉗位電路。精度是 12bit。

內(nèi)部寄存器的設(shè)置是通過串行數(shù)據(jù)接口來實(shí)現(xiàn)的，可編程特性包

括：增益調(diào)節(jié)、暗像素調(diào)節(jié)、輸入時鐘極性選擇和電源掉電。MS9945

電源電壓典型值為 3V，功耗為 140mW，封裝形式為 QFN32。

主要特點(diǎn)

?40MSPS 相關(guān)雙采樣(CDS)

?10bit 控制 6dB 到 40dB 可變增益放大器(VGA)

?低噪聲暗像素鉗位電路

?預(yù)匿影功能

?MS9945 的無失碼精度為 12bit

?3 線串行數(shù)據(jù)接口

?3V 下功耗為 140mW

?3V 電源電壓

?QFN32 封裝

應(yīng)用

?數(shù)字照相機(jī)

?數(shù)字視頻攝像機(jī)

?個人電腦攝像頭

?便攜式 CCD 圖像傳感器

?CCTV 攝像頭

產(chǎn)品規(guī)格分類

管腳圖

管腳說明

內(nèi)部框圖

極限參數(shù)

芯片使用中，任何超過極限參數(shù)的應(yīng)用方式會對器件造成永久的損壞，芯片長時間處于極限工作

狀態(tài)可能會影響器件的可靠性。極限參數(shù)只是由一系列極端測試得出，并不代表芯片可以正常工作在

此極限條件下。正常工作范圍請參考下文的推薦工作條件。

電氣參數(shù)

如有需求請聯(lián)系——三亞微科技 王子文（16620966594）

功能描述

直流鉗位電路

由于 CCD 的輸出信號因?yàn)榘艘粋€較大的直流成分，這個直流量很容易造成放大器的飽和或者

引起共模效應(yīng)。此的功能是將疊加在 CCD 像素上的直流電平恢復(fù)到一個希望的值。在實(shí)際電路設(shè)計(jì)

中，將輸入信號經(jīng)過一個 0.1uF 的耦合電容連接到 MS9945 的 CCD 信號輸入引腳，在耦合電容端產(chǎn)生

一個理想的直流偏置電壓，可以將 CCD 信號的直流電平箝位在 1.5V 左右。

相關(guān)雙采樣器

相關(guān)雙采樣(CDS)是根據(jù) CCD 輸出信號和噪聲信號的特點(diǎn)而設(shè)計(jì)，它能消除復(fù)位噪聲的干擾，對閃

爍噪聲和低頻噪聲也有抑制作用，可以顯著改善信噪比，提高信號檢測精度。本設(shè)計(jì)中的采樣時鐘由

SHP 和 SHD 組成，在時鐘的上升沿分別采樣 CCD 輸入信號的基準(zhǔn)電平和圖像電平。正確的設(shè)置 SHP 和

SHD 的采樣時序是完成 CDS 的關(guān)鍵。

暗像素鉗位

暗像素箝位環(huán)路用來移除采樣通道中剩余的偏移電壓，同時能夠跟隨 CCD 黑電平信號的低頻變

化。它的工作原理是：首先，通過對相應(yīng)寄存器配置，獲得需要的箝位電平，然后，在 CCD 的消隱

期，ADC 的輸出電壓與用戶通過寄存器配置的黑電平比較；最后，比較后的信號通過濾波降低噪聲，

將修正的信號通過 DAC 重新輸入 ADC。通常，黑電平箝位環(huán)路應(yīng)在每個行周期變化一次，但實(shí)際上這

個環(huán)路可以變化得更慢以適應(yīng)特殊得需要。

如果在芯片外部已經(jīng)有相應(yīng)的箝位芯片或者電路，MS9943 的暗像素箝位環(huán)路可以通過寄存器的

bit3 關(guān)閉。當(dāng)這個環(huán)路關(guān)閉的時候，這個寄存器仍舊可以用來提供可編程的偏移量。視頻信號的黑電

平出現(xiàn)在行信號的脈沖中，作為新的一行開始的標(biāo)志。CLPOB 信號脈沖應(yīng)該出現(xiàn)在有效 CCD 信號的暗

像素期間，且為了使噪聲最小化，其脈沖寬度最小為 20 個像素寬度。

A/D 轉(zhuǎn)換器

MS9945 內(nèi)部含有一個高速、低功耗的 A/D 轉(zhuǎn)換器。它的高性能體現(xiàn)在：精度為 10/12 位；采樣率

為 40MHz；并行結(jié)構(gòu)；2V 的輸入幅值范圍；更好的抗噪能力。

可變增益放大器

MS9945 提供了一個分辨率為 10 位、增益范圍為 6dB－40dB 的 VGA，VGA 的增益系數(shù)由串行總線

對相應(yīng)寄存器的進(jìn)行配置，當(dāng) VGA 的增益處于最小 6dB 時，AD 的輸入信號幅值不能超過 1V。具體的

VGA 增益值公式為：

如有需求請聯(lián)系——三亞微科技 王子文（16620966594）

典型應(yīng)用圖

注意：

MS9945 需要將數(shù)字地與模擬地分開布線。數(shù)字地節(jié)點(diǎn)之間連線要盡量保持連續(xù)，以減少退藕電

容在電源和旁路引腳以及其接地引腳之間產(chǎn)生的電阻回路。退藕電容要盡量靠近芯片放置。MS9945

的電源也推薦將模擬電源和數(shù)字電源分開，使用獨(dú)立的數(shù)字電源的好處之一是可以使用較低的數(shù)字電

源(2.7V)，以實(shí)現(xiàn)與 2.7V 的芯片和電路的電平匹配，同時也能降低功耗和由電源電壓產(chǎn)生的噪聲。

MS9945 輸出的 12 位數(shù)字信號如果要驅(qū)動的負(fù)載電容大于 20pF，則需要緩沖器以減少傳輸噪聲。

通常，可選擇串連電阻作為緩沖器，盡可能近的靠近信號輸出引腳放置起到去噪的目的。

封裝外形圖

——愛研究芯片的小王

審核編輯 黃宇