總述：

紅外機芯作為紅外熱成像系統的核心組件，集成光學系統、紅外探測、信號處理及熱控等多領域核心技術，通過紅外探測器捕獲目標紅外輻射后，經信號調理電路（如運算放大器實現信號放大與濾波）、數模轉換及主控單元（FPGA/SOC、TI-DSP等）協同處理，輔以電源管理（LDO、DC-DC等）與溫控電路保障系統穩定，最終輸出高清晰度熱成像信息。該組件廣泛應用于安防監控、工業檢測、醫療診斷等關鍵領域，為目標精準探測、溫度定量分析提供核心技術支撐，是實現紅外智能感知的基礎硬件平臺。

1. 行業技術瓶頸深度剖析

ADC性能局限：現有ADC在精度與采樣速率的協同優化上存在短板，面對復雜動態紅外信號時難以實現高精度轉換，直接影響后端數據處理的準確性；同時，高速ADC普遍存在功耗與成本也存在著平衡的難題。

集成度與功耗矛盾：為滿足紅外機芯小型化、便攜化發展需求，現有FPGA/SOC、TI-DSP等核心電路模塊的集成度仍需提升；且系統級功耗控制不足，導致電池續航能力受限，無法滿足長時間連續工作場景需求。

電源管理穩定性不足：DC-DC、LDO等電源轉換電路在電壓輸出過程中易產生紋波與噪聲干擾，不僅影響信號鏈模塊的正常工作，還會降低機芯整體的運行穩定性與可靠性。

1. 芯佰微全鏈路解決方案

在紅外機芯技術不斷突破邊界的當下，芯佰微基于對精密信號鏈的深度理解，針對性推出系列高性能芯片產品，構建“信號采集-處理-調控-供電-傳輸”全鏈路技術支撐：從紅外探測器輸出信號的精準采集，到熱成像數據的高效處理與傳輸，再到系統的穩定供電與接口協同，直擊紅外機芯在低噪聲成像、高速響應、寬溫穩定等核心需求，助力紅外技術在安防監控、工業檢測、醫療診斷等多場景下的效能升級。

紅外機芯應用框圖

（一）核心芯片產品及特性

1、高速模數轉換芯片ADC（CBM16AD125）：16位高分辨率+125MSPS高速采樣，實現紅外模擬信號的精準快速采集，低噪聲特性有效保障熱成像信噪比。

• 高分辨率與高采樣率：16位分辨率可精準捕捉模擬信號細微變化（DNL±0.7LSB），125MSPS采樣率適配高速數據采集場景；
• 優異信號指標：Fin=70MHz/Fs=125MSPS條件下，SNR=78dBFS、SFDR=88dBc，，能夠有效抑制諧波，確保信號純凈度。小信號輸入噪聲低至?153dBm/Hz（200Ω輸入阻抗/Fin=70MHz/Fs=125MSPS），顯著抑制環境干擾；
• 寬輸入范圍與高帶寬：差分模擬輸入帶寬為650MHz，差分模擬輸入范圍最大可達2Vp-p，既能夠處理高頻雷達信號，又能兼容不同幅值的工業傳感器信號，拓展了應用邊界。
• 低功耗特性：功耗僅為800mW@125MSPS，相比同類產品，能耗可減少30%以上，靈活的掉電選項通過智能功耗管理技術，在設備待機時自動降低功耗，提升了能源利用效率。
• 集成度高與靈活性強：內部集成了基準電壓源，簡化了電路設計，減少了約20%的電路板空間占用。內置1至8整數輸入時鐘分頻器，支持用戶根據實際需求靈活調整時鐘頻率。時鐘占空比穩定器可實時監測并調整時鐘信號，確保ADC穩定運行。
• 輸出模式靈活：輸出數據可直接送至兩個外部16位輸出端口，支持1.8VCMOS和LVDS兩種模式，適配不同數字電路接口標準，三線式SPI兼容型串行接口簡化了配置流程，用戶可快速設置芯片參數。

1. 高精密DAC（CBM53D24）：12位高精度DAC輸出，精準調控紅外機芯信號，多通道設計適配復雜模塊協同控制需求。

• 低功耗設計：3V供電下的低功耗特性適配電池供電場景；
• 高分辨率：12位的分辨率提供了精確的模擬輸出，適用于需要高精度的應用。
• 高分辨率與多通道：12位分辨率保障輸出精度，4路緩沖電壓輸出提升應用靈活性；
• 高兼容：三線串行接口兼容多種通信協議，如SPI、QSPI、MICROWIRE和DSP，方便與各種微控制器和處理器連接。

1. 高速放大器芯片OPA（CBM8051）：高帶寬放大微弱紅外電信號，低失調電壓穩精度，軌到軌輸出靈活適配機芯組件輸入。

• 寬電源電壓范圍：支持2.5V至5.5V的單電源供電，能夠適應多種不同的電源環境，可在電池供電或其他低壓電源系統中穩定工作。
• 高帶寬：-3dB小信號帶寬（G=+1）為150MHz（典型值），最高可提供250MHz（G=+1）的寬帶寬能夠滿足高頻信號放大的需求，適用于高速信號處理電路。
• 低輸入偏置電流：輸入偏置電流僅為1pA（典型值），這使得放大器對輸入信號源的負載影響極小，能夠準確地放大微弱信號，適合用于高精度的模擬信號處理電路。
• 低靜態電流：每個放大器的靜態電流為2.8mA（典型值），功耗較低，有助于延長電池供電設備的續航時間，適合便攜式設備等對功耗有嚴格要求的應用場景。
• 寬工作溫度范圍：工作溫度范圍為-40°C至+125°C，具有良好的環境適應性，能夠在惡劣的工業環境或其他極端溫度條件下穩定工作。

1. 線性穩壓器芯片LDO（CBM1764）：低壓差轉換效率高，3A大電流穩輸出，過流/過熱保護提升機芯可靠性、延長續航（便攜場景），低輸出電壓噪聲，適合為噪聲敏感的系統供電。

• 低壓差特性：能夠在輸入電壓與輸出電壓較為接近的情況下高效工作，提高電源效率，適用于對電壓損耗要求嚴格的電路。
• 高輸出電流能力：可提供高達3A的輸出電流，能滿足大功率設備的電源需求，如大功率放大器、電動機驅動電路等，保證設備有足夠的電源供應，避免因電流不足導致設備性能下降或故障。
• 低噪聲性能：輸出電壓噪聲低至40μVRMS（10Hz-100kHz），對于對噪聲敏感的應用，如RF（射頻）電源應用、高精度模擬電路等非常重要，可提供干凈的電源環境，提高設備的信號質量和可靠性。
• 寬輸入電壓范圍：支持2.7V至20V的寬輸入電壓范圍，能在不同的電源環境下工作，無論是電池供電、適配器供電還是其他電源形式，只要輸入電壓在這個范圍內，都可以正常工作，為設備提供穩定的電源輸出。
• 保護功能完善：內部包含反向電池保護、電流限制、熱限制和反向電流保護等功能，可有效防止因過壓、過流、過熱或反向電流等問題導致的器件損壞，提高系統的可靠性和安全性。
• 可調輸出范圍：輸出電壓范圍可在1.2V至20V之間調節，用戶可以根據不同的應用需求選擇合適的輸出電壓，使得CBM1764可以應用于各種不同的電子設備和系統中，滿足不同的電源要求。
• 快速瞬態響應：CBM1764專為實現快速瞬態響應而優化，能夠迅速適應負載電流的變化，保持輸出電壓的穩定性，有效減少電壓波動，確保設備的正常運行。

5、接口芯片RS232（CBM3232）：在紅外機芯中，可精準轉換TTL/CMOS與RS-232電平，保障內外數據穩定交互；低功耗適配便攜場景，集成電荷泵簡化設計，抗干擾強，提升復雜環境可靠性。

• 高數據傳輸速率：數據傳輸速率高達120Kbps，可滿足如投影儀主控通訊、交流充電樁計費控制單元等多種應用場景對通訊速率的要求，也為未來可能的高速通信需求預留了擴展空間。
• 高ESD抗干擾能力：具備±15KV空氣放電等級和±8KV接觸放電等級，部分型號如CBM3232能達到（IEC61000-4-2，±12kV接觸放電）（IEC61000-4-2，±15kV空氣放電），可將接口器件損壞的可能性降為最低，保證了設備接口的可靠性，減少因靜電放電等因素導致的故障。
• 寬電源電壓范圍：可在3.3V至5.5V電源范圍內工作，能適應多種不同的電源環境，在不同的供電條件下都能穩定運行，提高了芯片的適用性和靈活性。
• 電路設計簡單：以3.3VVcc供電為例，CBM3232芯片外部僅需5個0.1μF電容即可在3.3V電源下運行，減少了外部元件的使用，降低了電路設計的復雜性和成本。
• 兼容性強：兼容國際標準TIA/EIA-232，對RS232外設兼容性強，便于與各種符合RS-232標準的設備進行連接和通信，可廣泛應用于筆記本、掌上電腦、打印機等多種設備。
• 工作溫度范圍廣：部分型號工作溫度為-40-85℃，能滿足工業級應用場景的要求，可在較為惡劣的環境溫度下穩定工作，適用于如工業控制、車載電子等對環境適應性要求較高的領域。

應用場景落地：技術價值的場景化驗證

芯佰微通過高速 ADC、高精度 DAC 等核心芯片技術，賦能紅外機芯適配多元場景，發揮信號精準調控價值：

（一）安防監控領域

夜間及復雜惡劣環境安防：在無可見光、暴雨、大霧、濃煙等場景下，紅外機芯通過捕獲目標自身熱輻射實現全天候清晰成像，廣泛應用于邊境巡邏、廠區安防、小區夜視監控，精準識別非法入侵與異常活動。

重點區域智能防控：針對油庫、變電站、文物古跡等敏感區域，紅外機芯結合智能溫度異常報警算法實現24小時持續監測，及時預警設備過熱、火災隱患及人員闖入風險。

（二）工業檢測與運維

設備故障預測性診斷：通過檢測電機、變壓器、電路板等設備的溫度分布，快速定位接觸不良、短路等導致的局部過熱隱患，提前預警故障以減少停機損失，應用于電力巡檢、機械制造、軌道交通等領域。

建筑與能源精準檢測：建筑領域可識別墻體保溫缺陷、熱水管道泄漏等熱損耗異常；能源領域用于光伏板熱斑檢測、風力發電機齒輪箱及軸承過熱監測等場景。

工業制程溫度管控：在冶金、化工等行業，實時監測高溫爐體、反應釜的溫度場分布，確保生產工藝參數穩定，規避溫度失控引發的安全事故。

（三）醫療健康領域

大規模體溫快速篩查：紅外機芯實現人體表面溫度（額頭、手腕）非接觸式測量，在機場、車站、醫院等人流密集場所構建高效篩查鏈路，輔助傳染病防控。

醫學診斷輔助支撐：在專科診療中，紅外熱成像技術通過檢測局部溫度異常（如炎癥、血液循環障礙導致的溫差），為關節炎、乳腺疾病等診斷提供輔助依據（需結合臨床其他檢查結果）。