集成和协作是高性能图像传感器参考设计的核心

色散光谱应用中的图像检测需要具有极低噪声和高比特率的线性阵列图像传感器，以实现高灵敏度和高速测量。为了降低探测器的暗噪声并进一步提高测量的灵敏度，需要使用热电冷却器（TEC）。这些要求还要求高性能电子元件与传感器连接。传感器读数需要低噪声和快速建立放大器以及低噪声、精密模数转换器（ADC）。TEC需要精确的电流控制和电压限制，以精确控制温度。电源管理电子设备必须能够提供TEC所需的高功率，以及读出电路所需的低噪声。最后，良好的印刷电路板布局对于避免高功率开关信号与精密读出电子设备的磁耦合或传导耦合干扰至关重要。

过去，设计一个具有分立电子元件的系统来连接这些复杂的高性能传感器一直是一个挑战，需要仔细权衡尺寸和复杂性与性能。滨松光子公司和ADI公司认为这是一个机会，可以结合他们的专业知识，为滨松G920x InGaAs线性图像传感器系列创建参考设计，滨松提供传感器和系统组件，ADI公司设计模拟前端（AFE）板。该参考设计允许通过 FMC 连接器连接到 FPGA 载卡进行模块化评估。ADI公司的μModule稳压器用于为设计中最具挑战性的布局部分提供紧凑、优化的布局。例如，LTM8053 μModule 降压型稳压器集成了磁性组件，并具有一种内部布局，从而大大降低了电磁噪声。通过提供紧凑和优化的布局并减少组件数量，这些高度集成的产品还可以在不牺牲性能的情况下实现更小的解决方案。®

图1.图像传感器参考设计的简化框图。

三个关键的高度集成产品实现了这种紧凑和高性能的AFE设计：

ADAQ7980是一款单芯片、高性能、16位、1 MSPS SAR ADC数据采集系统模块。ADAQ7980内置高精度SAR ADC，集成ADC驱动器、基准电压缓冲器、LDO稳压器以及集成精密无源器件和去耦元件。

ADN8835是一款集成3 A功率FET的精密TEC控制器。ADN8835可精确控制传感器的温度，无需外部分立功率FET。

LTM8053 是一款超低噪声 3.5 A 静音开关器 μModule 降压型开关稳压器。LTM8053 将开关控制器、电源开关、电感器和所有支持组件集成到一个紧凑的封装中，该封装的布局可实现最佳噪声性能。®

这些产品展示了ADI公司高度集成产品的关键特性，包括降低BOM复杂性和电路板空间，通过消除关键电路中的板级寄生效应来优化性能，以及通过提供涵盖更多信号链的性能规格来减少系统误差和不确定性。ADI公司的其他高性能元件用于完善AFE解决方案，包括精密基准电压源ADR4550和高速精密放大器ADA4807。AFE 还提供了将 LTM8053 和 ADN8835 的时钟与提供给传感器和 ADAQ7980 的采样时钟同步的功能。

总之，ADI公司与滨松光子公司合作，为滨松G920x线性阵列NIR/SWIR InGaAs图像传感器系列中的传感器开发高性能参考设计。这些线性阵列InGaAs图像传感器具有高读出速度，并包括一个集成的TEC，用于冷却光学探测器，以实现极低的噪声操作。这使其成为高性能近红外/SWIR光谱应用（如气体和矿物鉴定）的绝佳选择。ADI公司开发了AFE板来连接这些传感器，通过ADI公司高度集成的产品实现高性能和紧凑尺寸。

审核编辑：郭婷