AFE58JD48 設(shè)備是一款高度集成的模擬前端 （AFE） 解決方案，專(zhuān)為高級(jí)超聲系統(tǒng)而設(shè)計(jì)。

AFE58JD48 是一款集成式 AFE，針對(duì)高級(jí)醫(yī)療超聲應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化。該器件通過(guò)具有三個(gè)芯片的多芯片模塊 （MCM） 實(shí)現(xiàn)：一個(gè) 16 通道壓控放大器 （VCA） 芯片和兩個(gè) 8 通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC） 芯片。
*附件：afe58jd48.pdf

VCA芯片中的每個(gè)通道都可以配置為兩種模式之一：時(shí)間增益補(bǔ)償（TGC）模式或連續(xù)波（CW）模式。在TGC模式下，每個(gè)通道包括一個(gè)低噪聲放大器（LNA）、一個(gè)壓控衰減器（VCAT）、一個(gè)可編程增益放大器（PGA）和一個(gè)三階低通濾波器（LPF）。LNA可編程增益為21 dB、18 dB或15 dB。LNA 還支持主動(dòng)終止。VCAT支持0 dB至36 dB的衰減范圍，并具有衰減的模擬電壓控制。PGA 提供 18 dB 至 27 dB 的增益選項(xiàng)，步長(zhǎng)為 3 dB。LPF截止頻率可設(shè)置在10 MHz至60 MHz之間，以支持不同頻率的超聲應(yīng)用，尤其是新興的高頻超聲成像應(yīng)用。在CW模式下，LNA的輸出進(jìn)入具有16個(gè)可選相位延遲的低功耗無(wú)源混頻器，然后是帶有帶通濾波器的求和放大器?？梢詫?duì)每個(gè)模擬輸入信號(hào)施加不同的相位延遲，以執(zhí)行片內(nèi)波束成形作。CW 混頻器中的諧波濾波器抑制三次和五次諧波，以提高 CW 多普勒測(cè)量的靈敏度。

ADC芯片可配置為以16位或14位的分辨率運(yùn)行。該ADC主要支持運(yùn)行速度高達(dá)12.8 Gbps的JESD204B接口，并降低了高通道數(shù)系統(tǒng)中的電路板布線(xiàn)挑戰(zhàn)。ADC的輸出接口也可以設(shè)置為低壓差分信號(hào)（LVDS），可以輕松與低成本的現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FPGA）連接。ADC可以以125 MSPS 16位的最大速度運(yùn)行，并通過(guò)JESD204B接口發(fā)送數(shù)字化數(shù)據(jù)。當(dāng)使用LVDS接口時(shí)，ADC的采樣率和分辨率受到1.28 Gbps的LVDS輸出速率或16位分辨率下80 MSPS的限制。在這種情況下，可以配置14位分辨率的ADC以更高的速度采樣，但仍保持相同的輸出數(shù)據(jù)速率。ADC設(shè)計(jì)用于隨采樣率縮放其功率。

該AFE58JD48還包括一個(gè)數(shù)字解調(diào)器模塊。數(shù)字同相和正交 （I/Q） 解調(diào)器具有可編程抽取濾波器，可在低功耗下加速計(jì)算密集型算法。

該器件還允許選擇各種功率和噪聲組合來(lái)優(yōu)化系統(tǒng)性能。因此，該設(shè)備是適合由墻壁插座或電池供電的高級(jí)系統(tǒng)的超聲 AFE 解決方案。

特性

• 用于超聲應(yīng)用的 16 通道 AFE：
  • 四個(gè)可編程 TGC 設(shè)置配置文件
• 帶有源端接的低噪聲放大器 （LNA）：
  • 可編程增益：21 dB、18 dB 和 15 dB
  • 線(xiàn)性輸入幅度：0.37/0.5/0.71 V聚丙烯
  • 最大輸入幅度：1 Vpp
• 壓控衰減器 （VCAT）：
  • 衰減范圍：0 dB–36 dB
• 可編程增益放大器 （PGA）：
  • 18 dB–27 dB，步長(zhǎng)為 3 dB
• 三階、10 ~ 60 MHz 低通濾波器 （LPF）
• ADC空閑通道SNR：
  • 16位、125MSPS模式：80dBFS
  • 14位、80MSPS模式：79dBFS
• 出色的近場(chǎng)信噪比：74-dBFS
• TGC 模式JESD204B輸出
  • 140 mW/通道，0.8 nV/√Hz，125 MSPS，16 位
  • 120 mW/通道，0.8 nV/√Hz，80 MSPS，16 位
  • 115 mW/通道，0.8 nV/√Hz，65 MSPS，16 位
  • 105 mW/通道，0.8 nV/√Hz，40 MSPS，16 位
• TGC 模式 LVDS 輸出
  • 120 mW/通道，0.8 nV/√Hz，80 MSPS，16 位
  • 115 mW/通道，0.8 nV/√Hz，65 MSPS，16 位
  • 150 mW/通道，0.8 nV/√Hz，125 MSPS，16 位，抽取 2，LVDS 0.5x 模式
• CW 模式：63 mW/Ch，1.15 nV/√Hz
• ±0.4 dB（典型值）器件間增益匹配
• 快速一致的過(guò)載恢復(fù)
• 連續(xù)波 （CW） 路徑具有：
  • –159 dBc/Hz 1kHz 載波外的相位噪聲
  • λ / 16 相位分辨率
  • 支持 16 倍和 8 倍連續(xù)時(shí)鐘
  • 12 dB 抑制 3 次和 5 次諧波
• 數(shù)字 I/Q 解調(diào)器，帶數(shù)據(jù)縮減功能
  • 分?jǐn)?shù)抽取濾波器 M = 1 到 63，增量為 0.25
  • 片上 RAM，具有 32 個(gè)預(yù)設(shè)配置文件
• LVDS接口，速度高達(dá)1.28 Gbps
• 10 Gbps JESD204B子類(lèi) 0、1 和 2
  • 高達(dá) 12.8 Gbps，帶 10 cm PCB 走線(xiàn)
  • 每個(gè) JESD 通道 2、4 或 8 個(gè)通道

參數(shù)

方框圖

AFE58JD48 是德州儀器推出的高集成度 16 通道超聲模擬前端（AFE），專(zhuān)為高端超聲系統(tǒng)及相關(guān)成像應(yīng)用設(shè)計(jì)。

核心參數(shù)與特性

• 通道與工作模式 ：16 個(gè)通道，支持時(shí)間增益補(bǔ)償（TGC）和連續(xù)波（CW）兩種模式，TGC 模式含 4 種可編程配置文件。
• 信號(hào)鏈性能 ：低噪聲放大器（LNA）增益可選 15/18/21 dB，壓控衰減器（VCAT）衰減范圍 0-36 dB，可編程增益放大器（PGA）增益 18-27 dB（3 dB 步進(jìn)）。
• 濾波與 ADC ：3 階低通濾波器（LPF）截止頻率 10-60 MHz；ADC 支持 16 位 / 14 位分辨率，最高采樣率 125 MSPS（16 位 JESD 模式），空閑通道 SNR 達(dá) 80-dBFS。
• 接口與功耗 ：兼容 JESD204B（最高 12.8 Gbps）和 LVDS（最高 1.28 Gbps）接口；TGC 模式功耗 105-150 mW / 通道，CW 模式低至 63 mW / 通道，噪聲低至 0.8 nV/√Hz。
• 核心功能 ：內(nèi)置數(shù)字 I/Q 解調(diào)器、分?jǐn)?shù)抽取濾波器（M=1-63，步長(zhǎng) 0.25），CW 模式支持 16/8 倍時(shí)鐘、λ/16 相位分辨率，可抑制 3 次 / 5 次諧波。

應(yīng)用場(chǎng)景

適用于醫(yī)療超聲成像、高頻超聲成像、無(wú)損檢測(cè)（NDT）、聲納 / 雷達(dá) / LiDAR 成像設(shè)備及多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

封裝與訂購(gòu)信息

• 采用 15mm×15mm NFBGA-289 封裝，與 AFE58JD28/18 引腳兼容。
• 量產(chǎn)型號(hào)為 AFE58JD48ZAV 系列，JEDEC 托盤(pán)包裝（126 片 / 盤(pán)），符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)。
• 引腳鍍層為 SNAGCU，MSL 等級(jí) 3，峰值回流溫度 260°C，工作溫度 0°C 至 85°C。