色散光譜應(yīng)用中的圖像檢測需要具有極低噪聲和高比特率的線性陣列圖像傳感器，以實現(xiàn)高靈敏度和高速測量。為了降低探測器的暗噪聲并進(jìn)一步提高測量的靈敏度，需要使用熱電冷卻器（TEC）。這些要求還要求高性能電子元件與傳感器連接。傳感器讀數(shù)需要低噪聲和快速建立放大器以及低噪聲、精密模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）。TEC需要精確的電流控制和電壓限制，以精確控制溫度。電源管理電子設(shè)備必須能夠提供TEC所需的高功率，以及讀出電路所需的低噪聲。最后，良好的印刷電路板布局對于避免高功率開關(guān)信號與精密讀出電子設(shè)備的磁耦合或傳導(dǎo)耦合干擾至關(guān)重要。

過去，設(shè)計一個具有分立電子元件的系統(tǒng)來連接這些復(fù)雜的高性能傳感器一直是一個挑戰(zhàn)，需要仔細(xì)權(quán)衡尺寸和復(fù)雜性與性能。濱松光子公司和ADI公司認(rèn)為這是一個機(jī)會，可以結(jié)合他們的專業(yè)知識，為濱松G920x InGaAs線性圖像傳感器系列創(chuàng)建參考設(shè)計，濱松提供傳感器和系統(tǒng)組件，ADI公司設(shè)計模擬前端（AFE）板。該參考設(shè)計允許通過 FMC 連接器連接到 FPGA 載卡進(jìn)行模塊化評估。ADI公司的μModule穩(wěn)壓器用于為設(shè)計中最具挑戰(zhàn)性的布局部分提供緊湊、優(yōu)化的布局。例如，LTM8053 μModule 降壓型穩(wěn)壓器集成了磁性組件，并具有一種內(nèi)部布局，從而大大降低了電磁噪聲。通過提供緊湊和優(yōu)化的布局并減少組件數(shù)量，這些高度集成的產(chǎn)品還可以在不犧牲性能的情況下實現(xiàn)更小的解決方案。?

圖1.圖像傳感器參考設(shè)計的簡化框圖。

三個關(guān)鍵的高度集成產(chǎn)品實現(xiàn)了這種緊湊和高性能的AFE設(shè)計：

ADAQ7980是一款單芯片、高性能、16位、1 MSPS SAR ADC數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)模塊。ADAQ7980內(nèi)置高精度SAR ADC，集成ADC驅(qū)動器、基準(zhǔn)電壓緩沖器、LDO穩(wěn)壓器以及集成精密無源器件和去耦元件。

ADN8835是一款集成3 A功率FET的精密TEC控制器。ADN8835可精確控制傳感器的溫度，無需外部分立功率FET。

LTM8053 是一款超低噪聲 3.5 A 靜音開關(guān)器 μModule 降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器。LTM8053 將開關(guān)控制器、電源開關(guān)、電感器和所有支持組件集成到一個緊湊的封裝中，該封裝的布局可實現(xiàn)最佳噪聲性能。?

這些產(chǎn)品展示了ADI公司高度集成產(chǎn)品的關(guān)鍵特性，包括降低BOM復(fù)雜性和電路板空間，通過消除關(guān)鍵電路中的板級寄生效應(yīng)來優(yōu)化性能，以及通過提供涵蓋更多信號鏈的性能規(guī)格來減少系統(tǒng)誤差和不確定性。ADI公司的其他高性能元件用于完善AFE解決方案，包括精密基準(zhǔn)電壓源ADR4550和高速精密放大器ADA4807。AFE 還提供了將 LTM8053 和 ADN8835 的時鐘與提供給傳感器和 ADAQ7980 的采樣時鐘同步的功能。

總之，ADI公司與濱松光子公司合作，為濱松G920x線性陣列NIR/SWIR InGaAs圖像傳感器系列中的傳感器開發(fā)高性能參考設(shè)計。這些線性陣列InGaAs圖像傳感器具有高讀出速度，并包括一個集成的TEC，用于冷卻光學(xué)探測器，以實現(xiàn)極低的噪聲操作。這使其成為高性能近紅外/SWIR光譜應(yīng)用（如氣體和礦物鑒定）的絕佳選擇。ADI公司開發(fā)了AFE板來連接這些傳感器，通過ADI公司高度集成的產(chǎn)品實現(xiàn)高性能和緊湊尺寸。

審核編輯：郭婷