LM98725 三通道 16 位 81MSPS 模拟前端（AFE）产品手册总结

该LM98725是一体化的高性能16位、81 MSPS信号处理 适用于数字彩色复印机、扫描仪及其他图像处理应用的解决方案。The LM98725 通过创新架构实现高速信号吞吐量，采用相关双重技术 采样（CDS），通常用于CCD阵列，或采样保持（S/H）输入（用于更高频率） 速度CCD或CMOS图像传感器）。信号路径使用8位可编程增益放大器 （PGA）、±9位偏移校正DAC，以及独立控制的数字黑水平校正 每个输入都有循环。独立编程的PGA和偏置DAC允许独特的增益值 以及三个模拟输入中的每个的偏移。信号随后被路由到81 MHz高频段 高性能模拟转数字转换器（ADC）。全差分处理通道显示 卓越的抗噪能力，噪声底噪极低，仅为-74 dB。16位ADC表现非常出色 动态表现使LM98725在图像复制链中透明。

内置了一个非常灵活的集成扩频时钟（SSCG）调制器 协助EM合规并降低系统成本。
*附件：lm98725.pdf

特性

• LVDS/CMOS输出
• 带PLL
  乘法的LVDS/CMOS/晶体时钟源
• 集成灵活扩频时钟
  生成
• CCD或CIS传感器的CDS或S/H处理
• 每个
  通道的独立增益/偏移校正
• 自动每通道增益与偏移
  校准
• 可编程输入钳位电压
• 柔性CCD/CIS传感器定时发生器

参数

方框图

一、产品核心概述

LM98725 是德州仪器推出的全集成高性能模拟前端（AFE），专为彩色复印机、扫描仪等图像处理应用设计，核心优势为三通道同步采样、高分辨率与灵活的传感器时序控制。产品采用 16 位 ADC，最高采样率 81MSPS，支持 CCD/CIS 传感器，工作温度范围 0°C 至 70°C，采用 56 引脚 TSSOP 封装（14.0mm×6.10mm），单 3.3V 供电（3.0V~3.6V 范围），集成相关双采样（CDS）/ 采样保持（S/H）、可编程增益放大器（PGA）、偏移校正 DAC 及传感器时序发生器，总功耗典型 755mW（LVDS 模式），满足高速高精度图像采集需求。

二、关键特性与规格

1. 核心性能参数

• 分辨率与线性度 ：16 位分辨率，积分非线性误差（INL）典型 ±18/-25 LSB，差分非线性误差（DNL）典型 ±0.8/-0.7 LSB；增益范围 0.62 8.3x（8 位 PGA，256 级步进），偏移校正支持 ±9 位模拟 DAC（±307mV/±614mV 范围）与 ±6 位数字 DAC（-2048 +2016 LSB 范围）。
• 动态性能：信噪比（SNR）典型 -74dB（0dB PGA 增益），总输出噪声 10~96 LSB RMS（随 PGA 增益变化），通道串扰 26 LSB（Mode 3），等效噪声底低，图像还原度高。
• 输入特性：支持 1.2V 或 2.4V 输入模式（可选极性），差分输入满量程 2.3Vpp（CDS 增益 1x）/1.22Vpp（CDS 增益 2x），共模电压 1.5V±0.1V；输入带宽适配高速图像传感器，CDS 模式输入泄漏电流低至 nA 级，S/H 模式支持源极跟随器缓冲隔离。
• 功耗与输出：LVDS 输出差分电压 280490mVpp，共模电压 1.081.33V，负载阻抗 100Ω；CMOS 输出高电平 ≥3.0V（Iout=-0.5mA），低电平 ≤0.21V（Iout=1.6mA）；掉电功耗典型 40~70mW，适配低功耗场景。

2. 核心功能

• 多通道采样模式：支持三通道（30/30/27MSPS）、双通道（30MSPS / 通道）、单通道（30MSPS）采样，可配置 RGB 或奇偶像素采样序列，适配不同传感器输出格式。
• 灵活信号调理：每通道独立 PGA（0.62~8.3x）、CDS/SH 增益（1x/2x）及偏移校正，支持自动黑电平 / 白电平校准，可补偿传感器差异与信号漂移。
• 传感器时序控制：集成 CCD/CIS 传感器时序发生器，支持主 / 从模式，可生成 PHI、RS、CP、SH 等多组时序信号，支持 2~4 路 SH 间隔序列，适配复杂传感器驱动需求。
• EMI 优化：内置扩频时钟发生器（SSCG）与 LVDS 数据随机化功能，支持 0.625%~5% 扩频宽度，降低系统电磁干扰。

三、封装与引脚

1. 封装信息

• 56 引脚 TSSOP 封装：尺寸 14.0mm×6.10mm，引脚间距 0.5mm；工作结温最高 150°C，存储温度范围 -65°C~150°C；ESD 防护等级（人体模型）2500V，符合 RoHS 标准。

2. 关键引脚功能

• 电源与地：VA（模拟供电，3.3V）、VD（数字供电，3.3V）、VC（传感器控制供电，3.3V）；AGND（模拟地）、DGND（数字地），所有电源引脚需并联 0.1μF+4.7μF 电容去耦。
• 输入与基准：OSR/OSG/OSB（红 / 绿 / 蓝三通道模拟输入）、INCLK+/INCLK-（时钟输入，支持 LVDS/CMOS 格式）；VREFT/VREFB（ADC 基准正负端）、VCLP（输入钳位电压，支持内部编程或外部输入）。
• 控制与输出：SCLK/SDI/SDO/SEN（串行配置接口）、RESET（复位）、CAL（校准触发）；LVDS 模式输出 TXOUT0±TXOUT2±（数据）、TXCLK±（时钟）；CMOS 模式输出 DOUT0DOUT7（数据）、CLKOUT（时钟）；PHIA/B/C、RS、CP、SH1~SH5（传感器时序输出）。

四、工作模式与核心功能

1. 核心工作模式

• 采样模式：支持 CDS 模式（适配 CCD 传感器，抑制复位噪声）与 S/H 模式（适配高速 CIS 传感器），三通道同步采样，采样相位可通过 PIXPHASE 寄存器粗调（4 档）与 CLAMP/SAMPLE 时序细调。
• 校准模式：提供黑电平校准、黑白全校准、黑白微调三种模式，可自动调整增益与偏移，支持 1~254 行校准线数设置，适配开机校准与页间隙校准场景。
• 时序模式：主模式下由器件控制行时序，从模式下由外部 SH_R 信号触发行启动，支持多组 SH 间隔状态配置，可定义每状态时长与输出电平。
• 输出模式：支持 LVDS（默认）与 CMOS 输出，LVDS 支持灵活数据映射与校验位，CMOS 输出适配并行接口，数据格式支持二进制补码 / 偏移二进制。

2. 关键功能细节

• 自动校准：黑电平校准通过平均光学黑像素调整偏移 DAC，白电平校准通过移动窗口平均调整 PGA 增益，校准过程可通过 CAL 引脚或寄存器触发。
• 扩频时钟：支持 “仅输出扩频” 或 “全系统扩频”，扩频宽度与调制频率可编程，配合数据随机化功能，大幅降低 EMI 辐射。
• 串行接口：4 线 SPI 接口（SCLK/SDI/SDO/SEN），支持 LM98714 兼容模式，时钟频率最高 81MHz，可配置 8 页寄存器，实现全功能编程。

五、应用场景与设计支持

1. 典型应用

• 图像处理设备：多功能一体机、高速货币 / 支票扫描仪、平板 / 手持彩色扫描仪、高速文档扫描仪。
• 传感器适配：支持 CCD 传感器（含奇偶像素输出）与 CIS 传感器（含多色 Lamp 控制），可通过时序发生器灵活配置驱动信号。

2. 设计资源

• 输入驱动：模拟输入建议 AC 耦合，CDS 模式下输入阻抗高，S/H 模式可启用源极跟随器减少耦合电容电荷损耗；VCLP 引脚需并联 0.1μF+4.7μF 电容稳定钳位电压。
• 时钟设计：支持外部 LVDS/CMOS 时钟或晶体振荡器（XTALEN=1 时），晶体需搭配 18pF 接地电容；时钟可通过 PLL 倍频（M/N 比例可调），适配不同传感器像素率。
• 电源与布局：模拟地与数字地单点共地，裸露焊盘需接地；时序输出驱动能力可配置，高频信号走线需短且匹配阻抗，避免串扰。
• 校准设计：建议开机后运行全校准，页间隙运行微调校准；黑电平校准需指定光学黑像素区域，白电平校准需扫描白色目标板。

六、可靠性与订单信息

• 可靠性保障：绝对最大额定值：电源电压 -0.3V4.2V，引脚电压 -0.3V4.2V，单引脚最大电流 ±25mA，封装功耗（TA=25°C）1.9W，满足工业级图像设备要求。
• 可订购型号：提供 LM98725CCMTX/NOPB 等型号，供货形式为卷盘装（1000 片 / 卷）与管装（34 片 / 管），引脚镀层符合 RoHS 标准，MSL 等级支持 260°C 回流焊。