總述：

紅外機(jī)芯作為紅外熱成像系統(tǒng)的核心組件，集成光學(xué)系統(tǒng)、紅外探測(cè)、信號(hào)處理及熱控等多領(lǐng)域核心技術(shù)，通過(guò)紅外探測(cè)器捕獲目標(biāo)紅外輻射后，經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路（如運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大與濾波）、數(shù)模轉(zhuǎn)換及主控單元（FPGA/SOC、TI-DSP等）協(xié)同處理，輔以電源管理（LDO、DC-DC等）與溫控電路保障系統(tǒng)穩(wěn)定，最終輸出高清晰度熱成像信息。該組件廣泛應(yīng)用于安防監(jiān)控、工業(yè)檢測(cè)、醫(yī)療診斷等關(guān)鍵領(lǐng)域，為目標(biāo)精準(zhǔn)探測(cè)、溫度定量分析提供核心技術(shù)支撐，是實(shí)現(xiàn)紅外智能感知的基礎(chǔ)硬件平臺(tái)。

1. 行業(yè)技術(shù)瓶頸深度剖析

ADC性能局限：現(xiàn)有ADC在精度與采樣速率的協(xié)同優(yōu)化上存在短板，面對(duì)復(fù)雜動(dòng)態(tài)紅外信號(hào)時(shí)難以實(shí)現(xiàn)高精度轉(zhuǎn)換，直接影響后端數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性；同時(shí)，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(mǎn)足紅外機(jī)芯小型化、便攜化發(fā)展需求，現(xiàn)有FPGA/SOC、TI-DSP等核心電路模塊的集成度仍需提升；且系統(tǒng)級(jí)功耗控制不足，導(dǎo)致電池續(xù)航能力受限，無(wú)法滿(mǎn)足長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作場(chǎng)景需求。

電源管理穩(wěn)定性不足：DC-DC、LDO等電源轉(zhuǎn)換電路在電壓輸出過(guò)程中易產(chǎn)生紋波與噪聲干擾，不僅影響信號(hào)鏈模塊的正常工作，還會(huì)降低機(jī)芯整體的運(yùn)行穩(wěn)定性與可靠性。

1. 芯佰微全鏈路解決方案

在紅外機(jī)芯技術(shù)不斷突破邊界的當(dāng)下，芯佰微基于對(duì)精密信號(hào)鏈的深度理解，針對(duì)性推出系列高性能芯片產(chǎn)品，構(gòu)建“信號(hào)采集-處理-調(diào)控-供電-傳輸”全鏈路技術(shù)支撐：從紅外探測(cè)器輸出信號(hào)的精準(zhǔn)采集，到熱成像數(shù)據(jù)的高效處理與傳輸，再到系統(tǒng)的穩(wěn)定供電與接口協(xié)同，直擊紅外機(jī)芯在低噪聲成像、高速響應(yīng)、寬溫穩(wěn)定等核心需求，助力紅外技術(shù)在安防監(jiān)控、工業(yè)檢測(cè)、醫(yī)療診斷等多場(chǎng)景下的效能升級(jí)。

紅外機(jī)芯應(yīng)用框圖

（一）核心芯片產(chǎn)品及特性

1、高速模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC（CBM16AD125）：16位高分辨率+125MSPS高速采樣，實(shí)現(xiàn)紅外模擬信號(hào)的精準(zhǔn)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(zhǔn)捕捉模擬信號(hào)細(xì)微變化（DNL±0.7LSB），125MSPS采樣率適配高速數(shù)據(jù)采集場(chǎng)景；
• 優(yōu)異信號(hào)指標(biāo)：Fin=70MHz/Fs=125MSPS條件下，SNR=78dBFS、SFDR=88dBc，，能夠有效抑制諧波，確保信號(hào)純凈度。小信號(hào)輸入噪聲低至?153dBm/Hz（200Ω輸入阻抗/Fin=70MHz/Fs=125MSPS），顯著抑制環(huán)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(dá)2Vp-p，既能夠處理高頻雷達(dá)信號(hào)，又能兼容不同幅值的工業(yè)傳感器信號(hào)，拓展了應(yīng)用邊界。
• 低功耗特性：功耗僅為800mW@125MSPS，相比同類(lèi)產(chǎn)品，能耗可減少30%以上，靈活的掉電選項(xiàng)通過(guò)智能功耗管理技術(shù)，在設(shè)備待機(jī)時(shí)自動(dòng)降低功耗，提升了能源利用效率。
• 集成度高與靈活性強(qiáng)：內(nèi)部集成了基準(zhǔn)電壓源，簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)，減少了約20%的電路板空間占用。內(nèi)置1至8整數(shù)輸入時(shí)鐘分頻器，支持用戶(hù)根據(jù)實(shí)際需求靈活調(diào)整時(shí)鐘頻率。時(shí)鐘占空比穩(wěn)定器可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并調(diào)整時(shí)鐘信號(hào)，確保ADC穩(wěn)定運(yùn)行。
• 輸出模式靈活：輸出數(shù)據(jù)可直接送至兩個(gè)外部16位輸出端口，支持1.8VCMOS和LVDS兩種模式，適配不同數(shù)字電路接口標(biāo)準(zhǔn)，三線(xiàn)式SPI兼容型串行接口簡(jiǎn)化了配置流程，用戶(hù)可快速設(shè)置芯片參數(shù)。

1. 高精密DAC（CBM53D24）：12位高精度DAC輸出，精準(zhǔn)調(diào)控紅外機(jī)芯信號(hào)，多通道設(shè)計(jì)適配復(fù)雜模塊協(xié)同控制需求。

• 低功耗設(shè)計(jì)：3V供電下的低功耗特性適配電池供電場(chǎng)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(yīng)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(yīng)用靈活性；
• 高兼容：三線(xiàn)串行接口兼容多種通信協(xié)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(hào)，低失調(diào)電壓穩(wěn)精度，軌到軌輸出靈活適配機(jī)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(yīng)多種不同的電源環(huán)境，可在電池供電或其他低壓電源系統(tǒng)中穩(wěn)定工作。
• 高帶寬：-3dB小信號(hào)帶寬（G=+1）為150MHz（典型值），最高可提供250MHz（G=+1）的寬帶寬能夠滿(mǎn)足高頻信號(hào)放大的需求，適用于高速信號(hào)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(duì)輸入信號(hào)源的負(fù)載影響極小，能夠準(zhǔn)確地放大微弱信號(hào)，適合用于高精度的模擬信號(hào)處理電路。
• 低靜態(tài)電流：每個(gè)放大器的靜態(tài)電流為2.8mA（典型值），功耗較低，有助于延長(zhǎng)電池供電設(shè)備的續(xù)航時(shí)間，適合便攜式設(shè)備等對(duì)功耗有嚴(yán)格要求的應(yīng)用場(chǎng)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(huán)境適應(yīng)性，能夠在惡劣的工業(yè)環(huán)境或其他極端溫度條件下穩(wěn)定工作。

1. 線(xiàn)性穩(wěn)壓器芯片LDO（CBM1764）：低壓差轉(zhuǎn)換效率高，3A大電流穩(wěn)輸出，過(guò)流/過(guò)熱保護(hù)提升機(jī)芯可靠性、延長(zhǎng)續(xù)航（便攜場(chǎng)景），低輸出電壓噪聲，適合為噪聲敏感的系統(tǒng)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(duì)電壓損耗要求嚴(yán)格的電路。
• 高輸出電流能力：可提供高達(dá)3A的輸出電流，能滿(mǎn)足大功率設(shè)備的電源需求，如大功率放大器、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路等，保證設(shè)備有足夠的電源供應(yīng)，避免因電流不足導(dǎo)致設(shè)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(duì)于對(duì)噪聲敏感的應(yīng)用，如RF（射頻）電源應(yīng)用、高精度模擬電路等非常重要，可提供干凈的電源環(huán)境，提高設(shè)備的信號(hào)質(zhì)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(huán)境下工作，無(wú)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(gè)范圍內(nèi)，都可以正常工作，為設(shè)備提供穩(wěn)定的電源輸出。
• 保護(hù)功能完善：內(nèi)部包含反向電池保護(hù)、電流限制、熱限制和反向電流保護(hù)等功能，可有效防止因過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)熱或反向電流等問(wèn)題導(dǎo)致的器件損壞，提高系統(tǒng)的可靠性和安全性。
• 可調(diào)輸出范圍：輸出電壓范圍可在1.2V至20V之間調(diào)節(jié)，用戶(hù)可以根據(jù)不同的應(yīng)用需求選擇合適的輸出電壓，使得CBM1764可以應(yīng)用于各種不同的電子設(shè)備和系統(tǒng)中，滿(mǎn)足不同的電源要求。
• 快速瞬態(tài)響應(yīng)：CBM1764專(zhuān)為實(shí)現(xiàn)快速瞬態(tài)響應(yīng)而優(yōu)化，能夠迅速適應(yīng)負(fù)載電流的變化，保持輸出電壓的穩(wěn)定性，有效減少電壓波動(dòng)，確保設(shè)備的正常運(yùn)行。

5、接口芯片RS232（CBM3232）：在紅外機(jī)芯中，可精準(zhǔn)轉(zhuǎn)換TTL/CMOS與RS-232電平，保障內(nèi)外數(shù)據(jù)穩(wěn)定交互；低功耗適配便攜場(chǎng)景，集成電荷泵簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，抗干擾強(qiáng)，提升復(fù)雜環(huán)境可靠性。

• 高數(shù)據(jù)傳輸速率：數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)120Kbps，可滿(mǎn)足如投影儀主控通訊、交流充電樁計(jì)費(fèi)控制單元等多種應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)通訊速率的要求，也為未來(lái)可能的高速通信需求預(yù)留了擴(kuò)展空間。
• 高ESD抗干擾能力：具備±15KV空氣放電等級(jí)和±8KV接觸放電等級(jí)，部分型號(hào)如CBM3232能達(dá)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(shè)備接口的可靠性，減少因靜電放電等因素導(dǎo)致的故障。
• 寬電源電壓范圍：可在3.3V至5.5V電源范圍內(nèi)工作，能適應(yīng)多種不同的電源環(huán)境，在不同的供電條件下都能穩(wěn)定運(yùn)行，提高了芯片的適用性和靈活性。
• 電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單：以3.3VVcc供電為例，CBM3232芯片外部?jī)H需5個(gè)0.1μF電容即可在3.3V電源下運(yùn)行，減少了外部元件的使用，降低了電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和成本。
• 兼容性強(qiáng)：兼容國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)TIA/EIA-232，對(duì)RS232外設(shè)兼容性強(qiáng)，便于與各種符合RS-232標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備進(jìn)行連接和通信，可廣泛應(yīng)用于筆記本、掌上電腦、打印機(jī)等多種設(shè)備。
• 工作溫度范圍廣：部分型號(hào)工作溫度為-40-85℃，能滿(mǎn)足工業(yè)級(jí)應(yīng)用場(chǎng)景的要求，可在較為惡劣的環(huán)境溫度下穩(wěn)定工作，適用于如工業(yè)控制、車(chē)載電子等對(duì)環(huán)境適應(yīng)性要求較高的領(lǐng)域。

應(yīng)用場(chǎng)景落地：技術(shù)價(jià)值的場(chǎng)景化驗(yàn)證

芯佰微通過(guò)高速 ADC、高精度 DAC 等核心芯片技術(shù)，賦能紅外機(jī)芯適配多元場(chǎng)景，發(fā)揮信號(hào)精準(zhǔn)調(diào)控價(jià)值：

（一）安防監(jiān)控領(lǐng)域

夜間及復(fù)雜惡劣環(huán)境安防：在無(wú)可見(jiàn)光、暴雨、大霧、濃煙等場(chǎng)景下，紅外機(jī)芯通過(guò)捕獲目標(biāo)自身熱輻射實(shí)現(xiàn)全天候清晰成像，廣泛應(yīng)用于邊境巡邏、廠(chǎng)區(qū)安防、小區(qū)夜視監(jiān)控，精準(zhǔn)識(shí)別非法入侵與異?；顒?dòng)。

重點(diǎn)區(qū)域智能防控：針對(duì)油庫(kù)、變電站、文物古跡等敏感區(qū)域，紅外機(jī)芯結(jié)合智能溫度異常報(bào)警算法實(shí)現(xiàn)24小時(shí)持續(xù)監(jiān)測(cè)，及時(shí)預(yù)警設(shè)備過(guò)熱、火災(zāi)隱患及人員闖入風(fēng)險(xiǎn)。

（二）工業(yè)檢測(cè)與運(yùn)維

設(shè)備故障預(yù)測(cè)性診斷：通過(guò)檢測(cè)電機(jī)、變壓器、電路板等設(shè)備的溫度分布，快速定位接觸不良、短路等導(dǎo)致的局部過(guò)熱隱患，提前預(yù)警故障以減少停機(jī)損失，應(yīng)用于電力巡檢、機(jī)械制造、軌道交通等領(lǐng)域。

建筑與能源精準(zhǔn)檢測(cè)：建筑領(lǐng)域可識(shí)別墻體保溫缺陷、熱水管道泄漏等熱損耗異常；能源領(lǐng)域用于光伏板熱斑檢測(cè)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱及軸承過(guò)熱監(jiān)測(cè)等場(chǎng)景。

工業(yè)制程溫度管控：在冶金、化工等行業(yè)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)高溫爐體、反應(yīng)釜的溫度場(chǎng)分布，確保生產(chǎn)工藝參數(shù)穩(wěn)定，規(guī)避溫度失控引發(fā)的安全事故。

（三）醫(yī)療健康領(lǐng)域

大規(guī)模體溫快速篩查：紅外機(jī)芯實(shí)現(xiàn)人體表面溫度（額頭、手腕）非接觸式測(cè)量，在機(jī)場(chǎng)、車(chē)站、醫(yī)院等人流密集場(chǎng)所構(gòu)建高效篩查鏈路，輔助傳染病防控。

醫(yī)學(xué)診斷輔助支撐：在專(zhuān)科診療中，紅外熱成像技術(shù)通過(guò)檢測(cè)局部溫度異常（如炎癥、血液循環(huán)障礙導(dǎo)致的溫差），為關(guān)節(jié)炎、乳腺疾病等診斷提供輔助依據(jù)（需結(jié)合臨床其他檢查結(jié)果）。