LM98640QML-SP是一款全集成的高性能14位、5MSPS至40MSPS信號處理解決方案。串行LVDS輸出格式在單事件暴露時(shí)表現(xiàn)良好，防止數(shù)據(jù)丟失。LM98640QML-SP具備自適應(yīng)功率縮放功能，可根據(jù)工作頻率和所需增益量優(yōu)化功耗。高速信號吞吐量通過創(chuàng)新架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，采用相關(guān)雙采樣（CDS）技術(shù)，通常用于CCD陣列，或采樣保持（S/H）輸入（適用于CIS和CMOS圖像傳感器）。采樣邊緣可編程為像素周期的1/64分辨率。CDS和S/H的可編程增益均為0 dB或6 dB。信號路徑采用兩個(gè)±8位偏移校正DAC進(jìn)行粗誤和細(xì)偏移校正，以及可為每個(gè)輸入獨(dú)立編程的8位可編程增益放大器（PGA）。信號隨后被路由到兩個(gè)片上14位40 MHz高性能模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）。全差分處理通道具有卓越的抗噪能力，在1倍增益下噪聲底噪聲極低，僅為–79 dB。
*附件：lm98640qml-sp.pdf

特性

• 輻射硬化
  • TID 100 krad（Si）
  • 單事件鎖定（SEL）免疫于LET = 120 MeV-cm ^2^ /毫克
  • 單事件功能中斷（SEFI）自由至120 MeV-cm ^2^ /毫克
  • SMD 5962R1820301VXC
• ADC分辨率：14位
• ADC采樣率：5 MSPS 至 40 MSPS
• 輸入電平：2.85 V
• 供電電壓：3.3 V和1.8 V（標(biāo)稱）
  • 每個(gè)信道125毫瓦，15 MSPS
  • 每信道178毫瓦，40 MSPS
• CCD或CIS傳感器的CDS或S/H處理
  • CDS或S/H增益0 dB或6 dB
• 每個(gè)通道的可編程模擬增益
  • 256級臺階;范圍為–3 dB至18 dB
• 可編程模擬偏移校正
  • 細(xì)和粗DAC分辨率±8位
  • 細(xì)DAC范圍±5 mV
  • 粗DAC范圍±250 mV
• 可編程輸入鉗位電壓
• 可編程采樣邊緣：1/64像素周期
• 15 MHz 的 INL：±3.5 LSB
• 噪聲底：–79 dB
• 串?dāng)_：–80 dB
• 工作溫度：–55°C至125°C

參數(shù)

方框圖

LM98640QML-SP 是德州儀器（TI）推出的抗輻射加固型雙通道 14 位模擬前端，核心優(yōu)勢為 5 MSPS~40 MSPS 可調(diào)采樣率、集成相關(guān)雙采樣（CDS）/ 采樣保持（S/H）電路、可編程增益與偏移校正，搭配 LVDS 抗干擾輸出，符合航天級輻射要求，是衛(wèi)星成像、空間科學(xué)等極端環(huán)境下高精度信號采集的核心方案。

一、核心產(chǎn)品參數(shù)

1. 基礎(chǔ)性能指標(biāo)

• 分辨率與采樣率 ：14 位分辨率，采樣率 5 MSPS~40 MSPS 連續(xù)可調(diào)，雙通道同步采樣，無失碼輸出。
• 動態(tài)性能 ：無雜散動態(tài)范圍（SFDR）60 dBc76 dBc，信噪比（SNR）62 dB68.5 dB；總諧波失真（THD）-60 dBc~-75 dBc，噪聲底 - 79 dB，信號純凈度高。
• 增益與偏移 ：可編程增益范圍 - 3 dB~18 dB（8 位分辨率，256 級步進(jìn)）；每通道含 ±8 位粗 / 細(xì)偏移 DAC，粗調(diào)范圍 ±250 mV，細(xì)調(diào)范圍 ±5 mV，校正精度高。
• 靜態(tài)精度 ：微分非線性（DNL）±1.53 LSB，積分非線性（INL）±7.34 LSB；通道間增益匹配≥94%，一致性優(yōu)異。

2. 環(huán)境與封裝

• 工作溫度：-55°C~125°C（寬溫工業(yè)級），適配空間極端溫度環(huán)境；
• 封裝形式：68 引腳陶瓷 QFP（CFP/NBB），帶裸露熱焊盤，RoHS 兼容，MSL 等級 1；
• 輻射防護(hù)：總電離劑量（TID）100 krad (Si)，單粒子鎖定（SEL）免疫 LET=120 MeV-cm2/mg，無單粒子功能中斷（SEFI）；
• 功耗：雙通道工作時(shí)功耗 178 mW / 通道（40 MSPS）、125 mW / 通道（15 MSPS），支持單通道關(guān)斷節(jié)能，功耗隨采樣率自適應(yīng)縮放。

二、關(guān)鍵功能特性

1. 信號采樣與優(yōu)化

• 雙采樣模式：支持 CDS 模式（抑制復(fù)位噪聲，適配 CCD 傳感器）與 S/H 模式（適配 CIS/CMOS 圖像傳感器），采樣邊緣可編程至 1/64 像素周期精度。
• 輸入調(diào)理：集成可編程鉗位電壓（VCLP）電路，范圍 200 mV~3.1 V；輸入偏置電流低，CDS 模式下僅 300 nA，適合高阻抗傳感器。
• 抗干擾設(shè)計(jì)：全差分信號路徑，電源抑制比（PSRR）-66 dB -72 dB，通道間串?dāng)_ - 74 dB -80 dB，抑制共模干擾與串?dāng)_。

2. 接口與控制

• 輸出接口：LVDS 串行輸出，支持雙通道（16 倍像素時(shí)鐘速率）與四通道（8 倍像素時(shí)鐘速率）模式，差分輸出電壓 250 mV~400 mV 可調(diào)，抗輻射干擾。
• 串行控制：SPI 兼容接口（SCLK/SEN/SDI/SDO），支持寄存器配置增益、采樣模式、偏移校正等參數(shù)，支持多器件級聯(lián)。
• 測試模式：內(nèi)置固定碼、梯度、晶格等 LVDS 測試圖案，便于系統(tǒng)調(diào)試與鏈路驗(yàn)證。

3. 電源與功耗管理

• 供電電壓：模擬電源（VDD33）3.15 V3.45 V，數(shù)字電源（VDD18）1.7 V1.9 V，需單獨(dú)去耦；
• 功耗優(yōu)化：支持自適應(yīng)功耗縮放，可根據(jù)采樣率與增益需求調(diào)整內(nèi)部偏置電流，單通道關(guān)斷模式功耗降低 50%。

三、應(yīng)用與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. 典型應(yīng)用場景

• 航天航空：衛(wèi)星焦平面電子設(shè)備、地球成像系統(tǒng)、姿態(tài)控制系統(tǒng)；
• 科學(xué)儀器：空間科學(xué)探測設(shè)備、輻射環(huán)境下高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；
• 圖像傳感器接口：CCD/CIS 圖像傳感器信號調(diào)理與數(shù)字化，適配航天成像任務(wù)。

2. 硬件設(shè)計(jì)建議

• 外部元件 ：模擬電源與數(shù)字電源需各外接 0.1 μF 多層陶瓷去耦電容，貼近引腳放置；IBIAS0/IBIAS1 引腳需外接 10 kΩ 1% 電阻，確保偏置電流穩(wěn)定。
• 輸入配置：CDS 模式下 OSx + 引腳需外接 0.1 μF 接地電容；輸入信號建議 AC 耦合，避免直流漂移，高頻信號需加匹配電阻抑制反射。
• 接地與布局：模擬地與數(shù)字地單點(diǎn)連接，采用完整接地平面；LVDS 輸出線差分成對布線，長度匹配，減少串?dāng)_。

3. 軟件與配置

• 采樣模式選擇：CCD 傳感器選 CDS 模式抑制復(fù)位噪聲，CIS 傳感器選 S/H 模式提升響應(yīng)速度；
• 增益與偏移校準(zhǔn)：根據(jù)信號幅度調(diào)整 PGA 增益（優(yōu)先選擇 1~8 倍增益以平衡噪聲與帶寬），通過粗 / 細(xì) DAC 校正輸入偏移；
• 輸出配置：高速傳輸選雙通道 LVDS 模式（640 Mbps），長距離傳輸選四通道模式（320 Mbps），利用 TXFRM 信號同步幀數(shù)據(jù)。

四、產(chǎn)品優(yōu)勢與選型適配

• 核心優(yōu)勢：抗輻射加固設(shè)計(jì)滿足航天級要求；高度集成 CDS/S/H、PGA、偏移校正功能，減少外部元件；LVDS 輸出抗干擾，適配輻射環(huán)境下數(shù)據(jù)傳輸；寬溫寬電壓工作，可靠性高。
• 選型建議：專為空間極端環(huán)境設(shè)計(jì)，適用于衛(wèi)星成像、空間探測、輻射監(jiān)測等高精度信號采集場景；需配合低噪聲時(shí)鐘源與抗輻射電源使用，充分發(fā)揮其抗干擾與精度優(yōu)勢。