VSP5620/21/22 是高速、高性能的 16 位 具有四個獨立采樣電路的模數轉換器（ADC） 多輸出電荷耦合器件（CCD）和互補金屬通道 氧化物半導體（CMOS）線傳感器。從傳感器中提取像素數據 通過采樣/保持（SH）或相關雙采樣器（CDS）電路，且 則 通過ADC轉換為數字數據。數據輸出可選擇低壓 差分信令（LVDS）或CMOS模式。
*附件：vsp5621.pdf

VSP5620/21/22 包含可編程增益以支持像素級別 由亮度和內置發光二極管（LED）驅動引起的折變 用來調節亮度。集成的數字轉模擬轉換器（DAC）可以 用于調整模擬輸入信號的偏移電平。此外， 這些設備集成了定時發生器（TG），用于傳感器控制 操作。

VSP5620/21/22 的鐵芯電壓范圍為1.65V至1.95V，3.0V電壓為3.6V。 V代表I/O。鐵芯電壓由內置低跌調壓器提供 （LDO）。

特性

• • 四通道CCD/CMOS信號：可選擇2通道、
    3通道和4通道
  • 電源：僅3.3 V，類型
    （內置LDO，3.3 V至1.8 V）
  • 最大轉化率：
    • VSP5620：35 MSPS
    • VSP5621：50 MSPS
    • VSP5622：70 MSPS
  • 16位分辨率
  • CDS/SH 可選擇
  • 最大輸入信號范圍：2.0 V
  • 模擬與數字混合增益：
    • 模擬增益：0.5 V/V 到 3.5 V/V，每
      3/64 V/V 步進
    • 數字增益：1 V/V到2 V/V，每
      1/256 V/V步進
  • 偏移校正DAC：±250 mV，8位
  • 標準LVDS/CMOS可選輸出：
    • LVDS：
      • 數據通道：2通道
      • 時鐘通道：1通道
      • 8位/7位串行器可選
    • CMOS：4 Bits × 4
  • 定時發生器
    • 快速傳輸時鐘：單信號
    • 慢速傳輸時鐘：一個信號
  • LED驅動：三通道
    • 當前電流：最大60毫安/通道，
      16級/通道
  • 時序調整分辨率：t MCLK /48
  • 輸入鉗/輸入參考電平內部/
    外部可選
  • 參考DAC：0.5 V，1.1 V，1.5 V，2 V
  • SPI：三線串行
  • GPIO：四端口
  • 電源（4通道，LVDS，3.3 V，無LED驅動）：
    • VSP5620：320毫瓦，35 MSPS
    • VSP5621：406毫瓦，50 MSPS
    • VSP5622：523毫瓦，70 MSPS

參數

VSP5621 是德州儀器（TI）推出的一款面向 CCD/CMOS 線傳感器的高性價比模擬前端（AFE），集成 16 位 ADC、可編程增益、時序發生器與 LED 驅動，最高采樣率 50 MSPS，適用于復印機、傳真機、掃描儀等辦公自動化設備，支持多通道信號采集與靈活輸出配置。

一、芯片基礎信息與核心特性

1. 基礎規格

• 型號與系列差異 ：屬于 VSP5620/21/22 系列，核心差異為最高采樣率（VSP5620：35 MSPS；VSP5621：50 MSPS；VSP5622：70 MSPS），功能配置完全一致。
• 供電與溫度 ：單 3.3V 供電，內置 LDO 將核心電壓轉換為 1.8V；I/O 電壓范圍 3.0V-3.6V，工作溫度 0°C 至 85°C，適配辦公設備常溫工作場景。
• 封裝與散熱 ：6mm×6mm 48 引腳 VQFN 封裝，結到環境熱阻未明確標注，底部裸露焊盤需焊接至 PCB 接地平面以優化散熱與機械穩定性，MSL 等級 3，支持 260°C 峰值回流焊。

2. 核心性能指標

• 分辨率與采樣 ：16 位分辨率，無失碼；單通道最高采樣率 50 MSPS，支持 2/3/4 通道可配置，適配不同輸出接口的傳感器。
• 信號輸入與增益 ：最大輸入信號范圍 2.0V；模擬增益 0.5V/V-3.5V/V（步長 3/64 V/V），數字增益 1V/V-2V/V（步長 1/256 V/V），支持混合增益調節以適配不同亮度傳感器信號。
• 校正與參考 ：集成 8 位偏移校正 DAC，調節范圍 ±250 mV；參考電壓支持內部（0.5V/1.1V/1.5V/2V）或外部選擇，輸入鉗位與參考電平可配置。
• 功耗與可靠性 ：4 通道、LVDS 輸出、關閉 LED 驅動時，50 MSPS 采樣率下功耗 406 mW；RoHS 合規，引腳無鉛鍍層（FULL NIPDAU），滿足環保要求。

二、關鍵功能模塊與核心配置

1. 核心功能模塊

• 多通道信號采集 ：
  • 內置 4 個獨立采樣通道，支持采樣保持（SH）或相關雙采樣（CDS）模式選擇，可有效抑制傳感器噪聲與暗電流影響。
  • 集成時序發生器（TG），提供快速傳輸時鐘與慢速傳輸時鐘各 1 路，支持傳感器工作時序控制，時序調整分辨率達tMCLK ? /48，適配不同傳感器時序需求。
• 靈活輸出接口 ：
  • 支持 LVDS 與 CMOS 兩種輸出模式：LVDS 模式為 2 路數據通道 + 1 路時鐘通道，可選擇 7 位 / 8 位串行化；CMOS 模式為 4 位 ×4 并行輸出，適配不同后端數據接收設備。
• 輔助功能集成 ：
  • 內置 3 通道 LED 驅動，每通道最大電流 60 mA，支持 16 級電流調節，可直接驅動傳感器補光 LED，調節亮度以優化采樣效果。
  • 配備 3 線 SPI 接口用于配置，4 路 GPIO 端口可擴展控制功能，簡化系統外圍電路設計。

三、應用場景與設計建議

1. 典型應用

• 辦公自動化設備 ：復印機、傳真機的圖像掃描模塊，掃描儀的多線傳感器信號采集，通過集成 LED 驅動實現補光控制，提升掃描畫質。
• 低速率圖像采集 ：適用于對采樣率要求中等（≤50 MSPS）、分辨率要求較高（16 位）的低成本圖像采集場景，替代分立 ADC + 增益放大器的傳統方案。

2. 設計注意事項

• 電源與去耦 ：3.3V 供電引腳需就近并聯 0.1μF 陶瓷去耦電容，LDO 輸出端建議額外配置 1μF 電容，降低電源噪聲對模擬信號的干擾。
• 輸入與增益配置 ：
  • 模擬輸入信號需匹配 2.0V 最大范圍，根據傳感器輸出幅度通過 SPI 配置合適的模擬 / 數字增益，避免信號削波或增益不足。
  • 偏移校正 DAC 可用于補償傳感器暗電流或電路偏移，提升采樣精度，建議上電后進行一次校準。
• 布局與接口 ：
  • 模擬信號通道（傳感器輸入）與數字信號通道（LVDS/CMOS 輸出）需嚴格分區布線，模擬地與數字地共面且單點連接，減少串擾。
  • 底部裸露焊盤需通過過孔連接至 PCB 接地平面，增強散熱；LED 驅動引腳需預留足夠電流余量，避免驅動能力不足。
• 時序與同步 ：
  • 時序發生器參數需與傳感器輸出時序匹配，通過 SPI 配置時鐘頻率與相位，確保采樣時序準確；多通道模式下需保證通道間時序同步，避免圖像錯位。

四、關鍵配置要點

• 通道與采樣配置 ：通過 SPI 選擇 2/3/4 通道工作模式，根據傳感器輸出通道數匹配；采樣模式（SH/CDS）需結合傳感器類型選擇，CDS 模式更適合抑制 CCD 暗電流噪聲。
• 輸出接口選擇 ：低速傳輸場景可選擇 CMOS 并行輸出（4 位 ×4），簡化接口設計；高速場景（≥30 MSPS）建議選擇 LVDS 輸出，降低電磁干擾（EMI）。
• LED 驅動配置 ：根據補光需求通過 SPI 調節 LED 驅動電流（16 級），避免過流損壞 LED；多 LED 并聯時需注意總電流不超過通道最大 60 mA 限制。