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表現良好，防止數據丟失。LM98640QML-SP具備自適應功率縮放功能，可根據工作頻率和所需增益量優化功耗。高速信號吞吐量通過創新架構實現，采用相關雙采樣（CDS）技術，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±8位偏移校正DAC進行粗誤和細偏移校正，以及可為每個輸入獨立編程的8位可編程增益放大器（PGA）。信號隨后被路由到兩個片上14位40 MHz高性能模數轉換器（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（標稱）
  • 每個信道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
  • 細和粗DAC分辨率±8位
  • 細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
• 串擾：–80 dB
• 工作溫度：–55°C至125°C

參數

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，核心優勢為 5 MSPS~40 MSPS 可調采樣率、集成相關雙采樣（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，是衛星成像、空間科學等極端環境下高精度信號采集的核心方案。

一、核心產品參數

1. 基礎性能指標

• 分辨率與采樣率 ：14 位分辨率，采樣率 5 MSPS~40 MSPS 連續可調，雙通道同步采樣，無失碼輸出。
• 動態性能 ：無雜散動態范圍（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）；每通道含 ±8 位粗 / 細偏移 DAC，粗調范圍 ±250 mV，細調范圍 ±5 mV，校正精度高。
• 靜態精度 ：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%，一致性優異。

2. 環境與封裝

• 工作溫度：-55°C~125°C（寬溫工業級），適配空間極端溫度環境；
• 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：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：雙通道工作時功耗 178 mW / 通道（40 MSPS）、125 mW / 通道（15 MSPS），支持單通道關斷節能，功耗隨采樣率自適應縮放。

二、關鍵功能特性

1. 信號采樣與優化

• 雙采樣模式：支持 CDS 模式（抑制復位噪聲，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。
• 抗干擾設計：全差分信號路徑，電源抑制比（PSRR）-66 dB -72 dB，通道間串擾 - 74 dB -80 dB，抑制共模干擾與串擾。

2. 接口與控制

• 輸出接口：LVDS 串行輸出，支持雙通道（16 倍像素時鐘速率）與四通道（8 倍像素時鐘速率）模式，差分輸出電壓 250 mV~400 mV 可調，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，支持多器件級聯。
• 測試模式：內置固定碼、梯度、晶格等 LVDS 測試圖案，便于系統調試與鏈路驗證。

3. 電源與功耗管理

• 供電電壓：模擬電源（VDD33）3.15 V3.45 V，數字電源（VDD18）1.7 V1.9 V，需單獨去耦；
• 功耗優化：支持自適應功耗縮放，可根據采樣率與增益需求調整內部偏置電流，單通道關斷模式功耗降低 50%。

三、應用與設計要點

1. 典型應用場景

• 航天航空：衛星焦平面電子設備、地球成像系統、姿態控制系統；
• 科學儀器：空間科學探測設備、輻射環境下高精度數據采集系統；
• 圖像傳感器接口：CCD/CIS 圖像傳感器信號調理與數字化，適配航天成像任務。

2. 硬件設計建議

• 外部元件 ：模擬電源與數字電源需各外接 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：模擬地與數字地單點連接，采用完整接地平面；LVDS 輸出線差分成對布線，長度匹配，減少串擾。

3. 軟件與配置

• 采樣模式選擇：CCD 傳感器選 CDS 模式抑制復位噪聲，CIS 傳感器選 S/H 模式提升響應速度；
• 增益與偏移校準：根據信號幅度調整 PGA 增益（優先選擇 1~8 倍增益以平衡噪聲與帶寬），通過粗 / 細 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 信號同步幀數據。

四、產品優勢與選型適配

• 核心優勢：抗輻射加固設計滿足航天級要求；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，適配輻射環境下數據傳輸；寬溫寬電壓工作，可靠性高。
• 選型建議：專為空間極端環境設計，適用于衛星成像、空間探測、輻射監測等高精度信號采集場景；需配合低噪聲時鐘源與抗輻射電源使用，充分發揮其抗干擾與精度優勢。