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AD9949KCPZ 发布时间 时间:2025/12/25 19:59:56 查看 阅读:9

AD9949KCPZ是一款由Analog Devices, Inc.(亚德诺半导体)推出的高性能、低功耗、10位模拟前端(AFE)芯片,专为电子成像应用设计,尤其适用于消费类和工业类扫描设备中的电荷耦合器件(CCD)信号处理。该器件集成了完整的信号调理路径,能够对来自线性或面阵CCD传感器的微弱模拟输出信号进行放大、滤波、相关双采样(CDS)、可编程增益调节以及模数转换(ADC),从而输出高质量的数字图像数据。AD9949KCPZ采用紧凑的LFCSP(引脚架构芯片级封装)形式,适用于空间受限的高密度电路板设计。其核心功能模块包括低噪声可编程增益放大器(PGA)、精确的相关双采样器(用于消除CCD的复位噪声和固定模式噪声)、片上10位ADC以及灵活的时序与控制逻辑。该芯片通过串行接口进行配置,允许用户根据具体应用需求调整增益、偏移、采样时钟相位等关键参数,实现最佳的信噪比(SNR)和动态范围表现。AD9949KCPZ广泛应用于文档扫描仪、条码阅读器、医疗成像设备、工业检测系统以及其他需要高精度、低噪声图像采集的场合。凭借其高度集成化的设计,该芯片显著简化了系统设计复杂度,减少了外围元件数量,有助于降低整体系统成本并提高可靠性。

参数

型号:AD9949KCPZ
  制造商:Analog Devices
  产品类别:集成电路(IC)
  类型:模拟前端(AFE)
  分辨率:10位
  输入通道数:1
  采样率:最高支持约40 MSPS
  电源电压:3.3V单电源供电
  工作温度范围:-40°C 至 +85°C
  封装类型:24引脚 LFCSP(CP-24)
  接口类型:串行控制接口(兼容SPI/I2C模式)
  ADC类型:逐次逼近型(SAR)
  增益调节范围:可编程,典型范围 ±6dB 至 +24dB
  噪声水平:低输入参考噪声,典型值小于 150 μV RMS
  功耗:典型值低于 150 mW(具体取决于工作模式)
  时钟输入频率:支持外部时钟输入,范围通常在10MHz至40MHz之间

特性

AD9949KCPZ的核心特性之一是其高度集成的相关双采样(CDS)功能,这一机制对于提升CCD图像信号质量至关重要。CCD传感器在每次像素读出后都会经历一个复位过程,这个过程会引入复位噪声(也称为kTC噪声)以及源极跟随器的偏移误差。这些噪声成分如果不加以抑制,将严重影响图像的信噪比和均匀性。AD9949KCPZ内置的精密CDS电路能够在每个像素周期内分别对CCD的复位电平和信号电平进行采样,并计算两者之间的差值,从而有效消除共模噪声和固定模式噪声。这种差分采样技术不仅大幅提高了系统的动态范围,还显著降低了输出图像中的背景杂讯和条纹现象。此外,CDS模块的设计优化了采样开关的匹配性和时序控制精度,确保在整个工作温度范围内保持稳定的噪声抑制性能。该芯片还具备可编程增益放大器(PGA),允许用户在信号进入ADC之前对其进行放大,以充分利用ADC的满量程输入范围,进一步提升小信号条件下的量化精度。增益调节可通过串行接口灵活设定,适应不同灵敏度的CCD传感器或光照条件变化的应用场景。
  另一个关键特性是其低功耗与高精度ADC的结合。AD9949KCPZ集成了一个10位分辨率的逐次逼近寄存器型(SAR)ADC,具有良好的线性度和较低的功耗特性。该ADC在高达40MSPS的采样速率下仍能维持优异的信噪比(SNR)和无杂散动态范围(SFDR)表现,满足中高端成像系统对图像清晰度和细节还原能力的要求。片上ADC省去了外置转换器的需求,减少了PCB布局复杂性和潜在的信号干扰路径。同时,芯片内部的模拟和数字电源域经过精心隔离设计,最大限度地减少了数字开关噪声对敏感模拟信号链的影响,保证了转换结果的准确性。此外,AD9949KCPZ支持灵活的时序控制,可通过外部时钟或内部锁相环(PLL)生成所需的采样和转换时序信号,兼容多种CCD驱动时序标准。其串行控制接口支持SPI/I2C-like协议,便于微控制器或FPGA对其进行初始化和实时参数调整,提升了系统设计的灵活性和可维护性。

应用

AD9949KCPZ主要应用于需要从CCD传感器获取高质量数字图像数据的各种电子系统中。最常见的使用场景是各类文档扫描设备,例如平板扫描仪、馈纸式扫描仪和多功能一体机。在这些设备中,线性CCD阵列负责逐行捕捉纸质文档的光学信息,而AD9949KCPZ则承担将微弱的模拟电信号转换为稳定、低噪声数字数据的任务。得益于其内置的相关双采样和可编程增益功能,该芯片能够有效应对不同纸张反光率、光源衰减及环境光干扰带来的信号波动,确保输出图像具有高对比度和清晰的文字边缘。另一个重要应用领域是条码和二维码读取设备,尤其是在工业自动化、物流分拣和零售POS系统中使用的高性能条码扫描引擎。在这些应用中,快速且准确地识别模糊、破损或低对比度的条码至关重要,AD9949KCPZ提供的高信噪比和高速采样能力为此类任务提供了可靠的技术保障。此外,该芯片也被用于医疗成像辅助设备,如牙科X光传感器和便携式显微镜系统,其中对图像细节和噪声控制有严格要求。在工业机器视觉领域,AD9949KCPZ可用于缺陷检测、尺寸测量和定位引导等应用,配合合适的光学系统实现非接触式精密检测。由于其小尺寸封装和低功耗特性,该器件同样适合嵌入式和便携式成像设备的设计,帮助工程师在有限的空间和电源预算内构建高效可靠的图像采集模块。

替代型号

AD9945
  AD9948
  LTC2458

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AD9949KCPZ参数

  • 标准包装1
  • 类别集成电路 (IC)
  • 家庭接口 - 传感器和探测器接口
  • 系列-
  • 类型CCD 信号处理器,12 位
  • 输入类型逻辑
  • 输出类型逻辑
  • 接口3 线串口
  • 电流 - 电源-
  • 安装类型表面贴装
  • 封装/外壳40-VFQFN 裸露焊盘,CSP
  • 供应商设备封装40-LFCSP
  • 包装托盘