VSP5610/11/12 4 通道 16 位 CCD/CMOS 传感器模拟前端（AFE）总结

VSP5610/11/12是高速、高性能的16位模数转换器（ADC），拥有四个独立采样电路通道，用于多输出电荷耦合器件（CCD）和互补金属氧化物半导体（CMOS）线传感器。传感器的像素数据通过采样/保持（SH）或相关双采样器（CDS）电路采样，然后由ADC转换为数字数据。数据输出可在低电压差分信令（LVDS）或CMOS模式下选择。
*附件：vsp5610.pdf

VSP5610/11/12 包含可编程增益，以支持亮度引起的像素级曲折。集成的数字转模拟转换器（DAC）可用于调整模拟输入信号的偏移电平。此外，这些设备集成了定时发生器（TG）用于传感器工作控制。

VSP5610/11/12 的磁芯电压为1.65V至1.95V，I/O电压为3.0V至3.6V。铁芯电压由内置低压衰减器（LDO）提供。

特性

• 四通道CCD/CMOS信号：可选择2通道、3通道和4通道
• 电源：仅3.3 V，类型
  （内置LDO，3.3 V至1.8 V）
• 最大转化率：
  • VSP5610：35 MSPS
  • VSP5611：50 MSPS
  • VSP5612：70 MSPS
• 16位分辨率
• CDS/SH 可选择
• 最大输入信号范围：2.0 V
• 模拟与数字混合增益：
  • 模拟增益：0.5 V/V 到 3.5 V/V，每
    3/64 V/V 步进
  • 数字增益：1 V/V到2 V/V，每
    1/256 V/V步进
• 偏移校正DAC：±250 mV，8位
• 标准LVDS/CMOS可选输出：
  • LVDS：数据通道：2通道，3通道时钟通道：1通道8位/7位串行器可选
  • CMOS：4位×4,8位×2位
• 定时发生器：
  • 快速传输时钟：八个信号
  • 慢传时钟：六个信号
• 时序调整分辨率：t MCLK /48
• 输入钳位/输入参考电平 内部/外部可选
• 参考DAC：0.5 V，1.1 V，1.5 V，2 V
• SPI™：三线串行
• GPIO：四端口

参数

方框图

VSP5610/11/12 是德州仪器（TI）推出的高性能多通道模拟前端芯片系列，核心优势为 16 位高分辨率、2~4 通道灵活配置、集成采样保持 / 相关双采样（SH/CDS）、可编程增益与时序发生器，支持 LVDS/CMOS 双输出模式，是复印机、传真机、扫描仪等办公自动化设备中 CCD/CMOS 线传感器信号采集的专用解决方案。

一、核心产品参数

1. 基础性能指标

• 分辨率与转换率 ：16 位分辨率（无失码），三型号核心差异为最大转换率 ——VSP5610（35 MSPS）、VSP5611（50 MSPS）、VSP5612（70 MSPS），单通道最高速率分别达 11.66/16.66/23.33 MHz。
• 静态精度 ：微分非线性（DNL）±0.5 LSB，积分非线性（INL）±2 LSB；总绝对增益误差 ±10%，信号完整性优异。
• 信号调理能力 ：模拟增益 0.53.5 V/V（63 级步进），数字增益 1.02.0 V/V（255 级步进）；8 位偏移校正 DAC（±250 mV 范围），适配不同传感器信号幅度。
• 动态性能 ：信噪比（SNR）最高 76 dB，通道串扰≤±15 LSB，输入等效噪声低至 0.91 nV/rtHz，弱信号采集能力强。

2. 环境与封装

• 工作温度：0°C~85°C，适配办公设备常规工作环境；
• 封装形式：56 引脚 QFN（RSH 封装），带裸露热焊盘，RoHS 兼容，MSL 等级 3（260°C 回流焊 168 小时）；
• 功耗表现：VSP5612 LVDS 输出模式功耗 542 mW，待机模式仅 15 mW，功耗与性能均衡；
• 供电电压：单 3.3 V 供电，内置 LDO 将核心电压转换为 1.8 V，简化供电设计。

二、关键功能特性

1. 采样与信号调理

• 采样模式：支持 CDS（相关双采样）与 SH（采样保持）模式，CDS 可抑制 CCD 复位噪声，SH 适配 CMOS/CCD 传感器，通道独立配置。
• 输入钳位：支持像素钳位、行钳位、无钳位三种模式，钳位电平可选择固定 2.2 V、内部 DAC 输出（0.5/1.1/1.5/2.0 V）或外部输入，适配不同传感器偏置需求。
• 参考与偏移校正：内置参考 DAC（输出精度 ±10%），8 位偏移 DAC 可校正输入信号直流偏移，温度漂移 ±2%，稳定性强。

2. 输出与控制

• 输出接口：支持 LVDS（23 通道数据 + 1 通道时钟）与 CMOS（4 位 ×4/8 位 ×2）双模式，LVDS 差分输出电压 300400 mV，抗干扰能力强。
• 时序发生器（TG）：集成 8 路快速传输时钟、6 路慢速传输时钟，时序调整分辨率 tMCLK/48，可直接驱动传感器工作，无需外部时序芯片。
• 串行接口：3 线 SPI 控制，支持寄存器读写配置；4 路 GPIO，扩展灵活。

三、产品差异与选型

型号	最大转换率	单通道最高速率	典型功耗（LVDS 模式）	核心适配场景
VSP5610	35 MSPS	11.66 MHz	339 mW	低速率扫描仪、入门级复印机
VSP5611	50 MSPS	16.66 MHz	426 mW	中速办公设备、传真机
VSP5612	70 MSPS	23.33 MHz	542 mW	高速扫描仪、高端复印机

四、应用与设计要点

1. 典型应用场景

• 办公自动化：复印机、传真机、平板扫描仪的线阵 CCD/CMOS 传感器信号采集；
• 工业检测：低速率工业条码扫描、小型图像采集模块。

2. 硬件设计建议

• 外部元件 ：VDD/DVDD_IO/LVDD 引脚需就近并联 0.1 μF 去耦电容；ISET 引脚外接 10 kΩ±1% 电阻，稳定内部参考电压。
• 信号布线：模拟输入（AINx）与地（AINGNDx）差分布线，减少串扰；LVDS 输出线对长度匹配，降低信号失真。
• 通道配置：根据传感器通道数选择 2/3/4 通道模式，通过 AIN_CH_SEL 寄存器配置；CDS 模式适配 CCD，SH 模式适配 CMOS，按需切换。

3. 软件与配置

• 增益选择：弱信号场景选高模拟增益（如 3.5 V/V），避免数字增益引入噪声；强信号场景选低增益，防止信号饱和。
• 时序配置：通过内部寄存器设置 TG 时钟参数，同步传感器的行周期与像素周期；CLPDM 周期配置在虚拟像素或光学黑像素区间，提升钳位稳定性。

五、产品优势与适配性

• 核心优势：高度集成 SH/CDS、增益调节、时序发生器，减少外部元件；支持 LVDS/CMOS 双输出，适配不同后端处理芯片；单电源供电，简化系统设计。
• 选型建议：根据设备扫描速率需求选择型号 —— 低速设备选 VSP5610，中高速设备选 VSP5611/12；需长距离传输选 LVDS 输出，短距离低成本场景选 CMOS 输出。