該AFE5832LP是一種高度集成的模擬前端 （AFE） 解決方案，專為需要高性能、低功耗和小尺寸的便攜式超聲系統(tǒng)而設(shè)計(jì)。

該器件通過具有兩個(gè)芯片的多芯片模塊 （MCM） 實(shí)現(xiàn)：1 個(gè) VCA 芯片和 1 個(gè) ADC 芯片。VCA芯片有32個(gè)通道，與ADC芯片的16個(gè)通道連接。每個(gè)ADC通道交替轉(zhuǎn)換奇數(shù)和偶數(shù)VCA通道。
*附件：afe5832lp.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)可編程衰減器（ATTEN）、一個(gè)可編程增益放大器和一個(gè)三階低通濾波器（LPF）。LNA增益可編程為21 dB、18 dB或15 dB。ATTEN支持0 dB至36 dB的衰減范圍，衰減具有數(shù)字控制。PGA 提供 21 dB 至 27 dB 的增益選項(xiàng)，步長為 3 dB。LPF 截止頻率可以設(shè)置為 10 MHz 和 25 MHz 之間，以支持不同頻率的超聲應(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源混頻器?？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 多普勒測量的靈敏度。

ADC芯片的16個(gè)通道可以配置為以12位或10位的分辨率運(yùn)行。ADC分辨率可以與轉(zhuǎn)換速率進(jìn)行權(quán)衡，在12位和10位分辨率下，最高可分別以80 MSPS和100 MSPS的速度運(yùn)行。由于每個(gè)ADC交替轉(zhuǎn)換兩個(gè)VCA通道，因此AFE的32個(gè)通道中每個(gè)通道在12位和10位模式下的最大采樣率分別為40 MSPS和50 MSPS。ADC設(shè)計(jì)用于隨采樣率縮放其功率。ADC的輸出接口通過低壓差分信號(hào)（LVDS）輸出，可以輕松與低成本的現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）連接。

極低功耗的 AFE 解決方案使其適用于具有嚴(yán)格電池壽命要求的系統(tǒng)。

AFE 采用 15 mm × 15 mm 289 引腳 NFBGA 封裝，并與 AFE5832 系列引腳兼容。

特性

• 用于超聲應(yīng)用的 32 通道 AFE：
  • LNA、衰減器、LPF、ADC和CW混頻器
  • 數(shù)字時(shí)間增益補(bǔ)償 （DTGC）
  • 總增益范圍：0 dB至48 dB
• 具有可編程增益的低噪聲放大器 （LNA）：
  • 1pA/rtHz 的低電流噪聲
  • 增益：21 dB、18 dB 和 15 dB
  • 線性輸入范圍：高達(dá) 700 mV聚丙烯
• 可編程衰減器 （ATTEN）：
  • 衰減范圍（0.125 dB 步長）：
    0 至 36 dB
  • 數(shù)字TGC引擎
• 可編程增益放大器 （PGA）：
  • 增益：21 dB、24 dB 和 27 dB
• 三階、線性相位、低通濾波器 （LPF）：
  • 截止頻率范圍為 10 MHz 至 25 MHz
• 16 個(gè) ADC，以 12 位、80 MSPS 或 10 位、100 MSPS 進(jìn)行轉(zhuǎn)換：
  • 每個(gè)ADC以半速率轉(zhuǎn)換兩組輸入
  • 12位模式：72dBFS SNR
  • 10位模式：61dBFS SNR
• TGC 模式功率：
  • 低功耗模式下最低功耗為 18.5 mW/Ch，4 nV/rtHz，10 位，20 MSPS，LVDS（2 倍速率）
  • 27.8 mW/Ch，3 nV/rtHz，低噪聲模式，12位，40 MSPS
  • 24.4 mW/Ch，4 nV/rtHz，低功耗模式，12位，40 MSPS
• 出色的器件間增益匹配：
  • ±0.5 dB（典型值）
• 諧波失真：–55 dBc 電平
• 快速一致的過載恢復(fù)
• 連續(xù)波 （CW） 路徑具有：
  • 在5 MHz載波的1 kHz頻率偏移下，接近相位噪聲低至–148 dBc/Hz
  • 無信號(hào)時(shí)功耗：10 mW/通道
  • 相位分辨率：λ/16
  • 12 dB三次和五次諧波抑制
• LVDS接口，速度高達(dá)1 Gbps
• 小封裝：15 mm × 15 mm NFBGA-289

參數(shù)

方框圖

AFE5832LP 是德州儀器推出的高集成度 32 通道超聲模擬前端（AFE），核心定位為便攜式超聲系統(tǒng)，兼具低功耗、高信噪比及多功能特性，適用于醫(yī)療超聲成像、無損檢測等場景。

一、核心產(chǎn)品特性與參數(shù)

1. 通道與信號(hào)鏈配置

• 32 通道完整信號(hào)鏈，每通道集成低噪聲放大器（LNA）、可編程衰減器（ATTEN）、可編程增益放大器（PGA）、三階低通濾波器（LPF）及 ADC，支持時(shí)間增益補(bǔ)償（DTGC）。
• 雙工作模式：TGC 模式用于常規(guī)超聲成像，連續(xù)波（CW）模式支持多普勒測量，內(nèi)置無源混頻器與 16 相位發(fā)生器，可實(shí)現(xiàn)片上波束成形。

2. 關(guān)鍵性能指標(biāo)

• 噪聲與功耗 ：低功耗模式下每通道功耗僅 18.5 mW（10 位、20 MSPS），低噪聲模式 27.8 mW / 通道（12 位、40 MSPS）；LNA 電流噪聲 1 pA/√Hz，輸入噪聲 3~4 nV/√Hz，信噪比（SNR）12 位模式 72 dBFS、10 位模式 61 dBFS。
• 增益與帶寬 ：總增益范圍 048 dB（LNA 15/18/21 dB 可選，ATTEN 036 dB 步進(jìn) 0.125 dB，PGA 21/24/27 dB 可選）；LPF 截止頻率可編程 10~25 MHz，適配不同超聲頻率需求。
• ADC 性能 ：16 個(gè) ADC 通道分時(shí)處理 32 路輸入，12 位模式最高 40 MSPS / 通道，10 位模式最高 50 MSPS / 通道；諧波失真（HD）低至 -55 dBc，三階、五階諧波抑制達(dá) 12 dB。

3. 接口與封裝

• 數(shù)字接口：LVDS 輸出，速率最高 1 Gbps，可直接對(duì)接低成本 FPGA。
• 封裝規(guī)格：15 mm×15 mm 289 引腳 NFBGA 封裝，與 AFE5832 系列引腳兼容，便于設(shè)計(jì)復(fù)用。

二、關(guān)鍵功能與優(yōu)勢

1. 靈活配置與性能優(yōu)化

• 器件間增益匹配精度典型值 ±0.5 dB，保證多通道一致性；過載恢復(fù)快速且穩(wěn)定，適應(yīng)復(fù)雜信號(hào)環(huán)境。
• CW 模式具備低近端相位噪聲（5 MHz 載波下 1 kHz 偏移處 -148 dBc/Hz），提升多普勒測量靈敏度。

2. 系統(tǒng)適配性

• 支持 SPI 接口編程配置，可靈活調(diào)整增益、濾波器截止頻率、ADC 分辨率等參數(shù)。
• 每通道線性輸入范圍達(dá) 700 mVPP，滿足高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)采集需求。

三、典型應(yīng)用場景

• 醫(yī)療超聲成像設(shè)備：便攜式超聲診斷儀、掌上超聲設(shè)備。
• 工業(yè)與檢測設(shè)備：無損檢測儀器、聲吶成像設(shè)備。
• 探頭內(nèi)電子系統(tǒng)：小型化、低功耗要求的集成式超聲探頭。

四、訂購與封裝信息

• 主要型號(hào)：AFE5832LPZAV（量產(chǎn)型），工作溫度 0~85°C，符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)。
• 封裝特性：289 引腳 NFBGA（ZAV 封裝），焊球材質(zhì)為 SNAGCU， moisture sensitivity level（MSL）等級(jí) 3（260°C 峰值回流，168 小時(shí)存儲(chǔ)）。