浅谈瑞盟科技·MS9945——12bit,40MHz CCD 信号模数转换器

产品简述

  MS9945 是一款应用于 CCD 图像传感器全模拟信号处理的模数转

换器。其内部模块还集成了相关双采样器(CDS)、数字控制的可变增益

放大器(VGA)和暗像素钳位电路。精度是 12bit。

  内部寄存器的设置是通过串行数据接口来实现的，可编程特性包

括：增益调节、暗像素调节、输入时钟极性选择和电源掉电。MS9945

电源电压典型值为 3V，功耗为 140mW，封装形式为 QFN32。

主要特点

40MSPS 相关双采样(CDS)

10bit 控制 6dB 到 40dB 可变增益放大器(VGA)

低噪声暗像素钳位电路

预匿影功能

MS9945 的无失码精度为 12bit

3 线串行数据接口

3V 下功耗为 140mW

3V 电源电压

QFN32 封装

应用

数字照相机

数字视频摄像机

个人电脑摄像头

便携式 CCD 图像传感器

CCTV 摄像头

产品规格分类

管脚图

管脚说明

内部框图

极限参数

  芯片使用中，任何超过极限参数的应用方式会对器件造成永久的损坏，芯片长时间处于极限工作

状态可能会影响器件的可靠性。极限参数只是由一系列极端测试得出，并不代表芯片可以正常工作在

此极限条件下。正常工作范围请参考下文的推荐工作条件。

电气参数

如有需求请联系——三亚微科技 王子文（16620966594）

功能描述

直流钳位电路

    由于 CCD 的输出信号因为包含了一个较大的直流成分，这个直流量很容易造成放大器的饱和或者

引起共模效应。此的功能是将叠加在 CCD 像素上的直流电平恢复到一个希望的值。在实际电路设计

中，将输入信号经过一个 0.1uF 的耦合电容连接到 MS9945 的 CCD 信号输入引脚，在耦合电容端产生

一个理想的直流偏置电压，可以将 CCD 信号的直流电平箝位在 1.5V 左右。

相关双采样器

    相关双采样(CDS)是根据 CCD 输出信号和噪声信号的特点而设计，它能消除复位噪声的干扰，对闪

烁噪声和低频噪声也有抑制作用，可以显著改善信噪比，提高信号检测精度。本设计中的采样时钟由

SHP 和 SHD 组成，在时钟的上升沿分别采样 CCD 输入信号的基准电平和图像电平。正确的设置 SHP 和

SHD 的采样时序是完成 CDS 的关键。

暗像素钳位

    暗像素箝位环路用来移除采样通道中剩余的偏移电压，同时能够跟随 CCD 黑电平信号的低频变

化。它的工作原理是：首先，通过对相应寄存器配置，获得需要的箝位电平，然后，在 CCD 的消隐

期，ADC 的输出电压与用户通过寄存器配置的黑电平比较；最后，比较后的信号通过滤波降低噪声，

将修正的信号通过 DAC 重新输入 ADC。通常，黑电平箝位环路应在每个行周期变化一次，但实际上这

个环路可以变化得更慢以适应特殊得需要。

    如果在芯片外部已经有相应的箝位芯片或者电路，MS9943 的暗像素箝位环路可以通过寄存器的

bit3 关闭。当这个环路关闭的时候，这个寄存器仍旧可以用来提供可编程的偏移量。视频信号的黑电

平出现在行信号的脉冲中，作为新的一行开始的标志。CLPOB 信号脉冲应该出现在有效 CCD 信号的暗

像素期间，且为了使噪声最小化，其脉冲宽度最小为 20 个像素宽度。

A/D 转换器

    MS9945 内部含有一个高速、低功耗的 A/D 转换器。它的高性能体现在：精度为 10/12 位；采样率

为 40MHz；并行结构；2V 的输入幅值范围；更好的抗噪能力。

可变增益放大器

    MS9945 提供了一个分辨率为 10 位、增益范围为 6dB－40dB 的 VGA，VGA 的增益系数由串行总线

对相应寄存器的进行配置，当 VGA 的增益处于最小 6dB 时，AD 的输入信号幅值不能超过 1V。具体的

VGA 增益值公式为：

如有需求请联系——三亚微科技 王子文（16620966594）

典型应用图

注意：

    MS9945 需要将数字地与模拟地分开布线。数字地节点之间连线要尽量保持连续，以减少退藕电

容在电源和旁路引脚以及其接地引脚之间产生的电阻回路。退藕电容要尽量靠近芯片放置。MS9945

的电源也推荐将模拟电源和数字电源分开，使用独立的数字电源的好处之一是可以使用较低的数字电

源(2.7V)，以实现与 2.7V 的芯片和电路的电平匹配，同时也能降低功耗和由电源电压产生的噪声。

    MS9945 输出的 12 位数字信号如果要驱动的负载电容大于 20pF，则需要缓冲器以减少传输噪声。

通常，可选择串连电阻作为缓冲器，尽可能近的靠近信号输出引脚放置起到去噪的目的。

封装外形图

——爱研究芯片的小王

审核编辑 黄宇