該AFE5808是一種高度集成的模擬前端（AFE）解決方案，專門設(shè)計 適用于需要高性能和小型設(shè)備的超聲系統(tǒng)。The AFE5808 集成了完整的時間增益控制（TGC）成像路徑和連續(xù)波多普勒（CWD） 路徑。它還允許用戶選擇多種功率/噪聲組合之一以優(yōu)化系統(tǒng) 性能。因此，AFE5808不僅適用于 高端系統(tǒng)，也適用于便攜式系統(tǒng)。
*附件：afe5808.pdf

AFE5808包含八個電壓控制放大器（VCA），14/12位 模擬轉(zhuǎn)數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）和CW混頻器。VCA包括低噪聲放大器（LNA），電壓 受控衰減器（VCAT）、可編程增益放大器（PGA）和低通濾波器（LPF）。The LNA 增益可編程支持250 mVPP降至1伏PP輸入信號。LNA也支持可編程主動終端。超低噪聲 VCAT提供40 dB的衰減控制范圍，并提升整體低增益信噪比（SNR）， 有助于諧波成像和近場成像。PGA提供24 dB和30 dB的增益選項。 在ADC之前，LPF可以配置為10、15、20或30 MHz，以支持超聲應(yīng)用 頻率不同。AFE5808中高性能的14位/65 MSPS ADC實現(xiàn)77 dBFS 信 噪 比。它確保在低鏈增益下獲得優(yōu)異的信噪比。ADC的LVDS輸出支持靈活系統(tǒng) 希望集成為微型化系統(tǒng)。

AFE5808還集成了低功耗無源混頻器和低噪聲加和放大器 實現(xiàn)片上CWD波束成形器。每個模擬器可選擇16個相位延遲 輸入信號。與此同時，一個獨特的3號^RD^以及5^th^次諧波抑制濾波器實現(xiàn)以增強連續(xù)波靈敏度。

該AFE5808提供15毫米×9毫米、135針BGA封裝，規(guī)格如下： 作范圍為0°C至85°C。 它也與AFE5807、AFE5803和 AFE5808A。

特性

• 8通道完整模擬前端
  • LNA、VCAT、PGA、LPF、
    ADC和CW混音器
• 可編程增益低噪聲放大器（LNA）
  • 24/18/12 dB 增益
  • 0.25/0.5/1 VPP線性輸入范圍
  • 0.63/0.7/0.9 nV/rtHz 輸入?yún)⒖荚肼?/li>
  • 可編程主動終端
• 40 dB 低噪聲電壓控制衰減器（VCAT）
• 24/30 dB 可編程增益放大器（PGA）
• 3^RD^有序線性相位低通濾波器（LPF）
  • 10、15、20、30 MHz
• 14位模擬轉(zhuǎn)數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）
  • 77 dBFS 信噪比，65 MSPS
  • LVDS輸出
• 噪聲/功耗優(yōu)化（全鏈）
  • 153 mW/CH，0.75 nV/rtHz，65 MSPS
  • 98 mW/CH，1.1 nV/rtHz，40 MSPS
  • 連續(xù)波模式下80毫瓦/CH
• 卓越的設(shè)備間增益匹配
  • ±0.5 dB（典型）和±0.9 dB（最大）
• 低諧波失真
• 快速且持續(xù)的過載恢復(fù)
• 連續(xù)波多普勒（CWD）被動混頻器
  • 低近相位噪聲 – 1 KHz
    時156 dBc/Hz，從2.5 MHz載波起
  • 相位分辨率為1/16λ
  • 支持16X、8X、4X和1X連續(xù)時鐘
  • 3檔12分貝抑制^RD^以及5^th^諧波
  • 柔性輸入時鐘
• 小封裝：15毫米×9毫米，135-BGA
• 應(yīng)用
  • 醫(yī)學超聲成像
  • 無損評估設(shè)備

參數(shù)

AFE5808 是德州儀器（TI）推出的高集成度 8 通道超聲模擬前端（AFE），核心優(yōu)勢為低噪聲、高集成度與雙工作模式（TGC 成像 / 連續(xù)波多普勒 CWD），集成 LNA、VCAT、PGA、LPF、14 位 ADC 及 CW 混頻器，適配醫(yī)療超聲成像、無損檢測設(shè)備等高精度超聲信號采集場景。

一、核心產(chǎn)品參數(shù)

1. 基礎(chǔ)性能指標

• 信號鏈性能 ：LNA 增益可編程（12/18/24 dB），輸入噪聲低至 0.63 nV/rtHz；VCAT 提供 40 dB 衰減范圍，PGA 增益可選 24/30 dB；3 階低通濾波器（LPF）截止頻率可編程（10/15/20/30 MHz），滿足不同超聲頻率需求。
• ADC 性能 ：14 位分辨率，最高 65 MSPS 采樣率，SNR 達 77 dBFS，無丟失碼，確保微弱超聲信號精準轉(zhuǎn)換；支持 12 位輸出模式（剔除 2 個 LSB），適配不同精度需求。
• 功耗特性 ：低噪聲模式下 153 mW / 通道（65 MSPS），中功率模式 98 mW / 通道（40 MSPS），CW 模式低至 80 mW / 通道，支持多檔功耗 / 噪聲權(quán)衡，適配便攜設(shè)備。
• 通道匹配 ：通道間增益匹配典型值 ±0.5 dB、最大值 ±0.9 dB，相位匹配 ±11°，確保多通道超聲波束形成精度。

2. 環(huán)境與封裝

• 工作溫度：0°C 至 85°C，滿足醫(yī)療設(shè)備常溫工作要求；
• 封裝形式：135 引腳 BGA 封裝（15mm×9mm），符合 RoHS 標準，引腳鍍層為 SNAGCU，MSL 等級 3，峰值回流溫度 260°C；
• ESD 防護：人體模型（HBM）±2000 V，充電設(shè)備模型（CDM）±500 V，防護性能適配醫(yī)療設(shè)備操作環(huán)境。

二、關(guān)鍵功能特性

1. 雙工作模式適配

• TGC 成像模式：完整信號鏈支持超聲回波信號采集，VCAT 實現(xiàn) 40 dB 時間增益控制，適配不同深度成像需求；快速過載恢復(fù)特性，確保強信號沖擊后快速穩(wěn)定。
• CWD 多普勒模式：集成無源 CW 混頻器與求和放大器，支持 16 檔相位延遲（1/16λ 分辨率），12 dB 抑制 3 次 / 5 次諧波；支持 16X/8X/4X/1X CW 時鐘模式，相位噪聲低至 - 156 dBc/Hz（1 kHz 偏移，2.5 MHz 載波）。

2. 高集成與靈活控制

• 集成化設(shè)計：單芯片集成 8 通道完整信號鏈，無需外部放大器 / 濾波器，大幅簡化超聲系統(tǒng)設(shè)計，縮小 PCB 面積。
• 可編程特性：支持主動終端電阻可編程（50/100/200/400 Ω），適配不同超聲換能器阻抗；數(shù)字高通濾波器（HPF）可配置，抑制低頻噪聲與基線漂移。
• 電源管理：支持全局掉電、部分掉電（VCA/ADC 獨立控制）與 CW 模式低功耗，部分掉電功耗僅 25 mW / 通道，喚醒時間快至 1~2 μs，適配脈沖工作場景。

3. 接口與輸出

• 數(shù)字接口：ADC 輸出采用 LVDS 格式，支持 14 位（7 倍時鐘）/12 位（6 倍時鐘）序列化輸出，數(shù)據(jù)速率最高 910 Mbps，減少數(shù)字噪聲耦合。
• 控制接口：SPI 串行接口用于配置寄存器，支持增益、濾波器、工作模式等參數(shù)調(diào)節(jié)；提供 SDOUT 引腳用于寄存器讀回，方便系統(tǒng)調(diào)試。
• CW 輸出：I/Q 差分輸出，支持多芯片級聯(lián)擴展通道數(shù)，滿足高通道數(shù)超聲波束形成需求。

三、應(yīng)用與設(shè)計要點

1. 典型應(yīng)用場景

• 醫(yī)療超聲：B 超、彩超設(shè)備的多通道超聲信號采集，支持深部成像與血流多普勒檢測；
• 工業(yè)檢測：無損檢測設(shè)備的超聲信號前端處理，適配金屬、復(fù)合材料內(nèi)部缺陷檢測。

2. 硬件設(shè)計建議

• 供電與去耦 ：多電源域獨立供電（AVDD 3.3 V、AVDD_ADC 1.8 V、AVDD_5V 5 V、DVDD 1.8 V），各電源引腳就近放置 0.1 μF 陶瓷電容 + 10 μF 鉭電容去耦，模擬地（AVSS）與數(shù)字地（DVSS）單點連接。
• 輸入電路：超聲換能器通過 0.1 μF 電容 AC 耦合至 INP 引腳，INM 引腳接 15 nF 旁路電容設(shè)置 HPF 截止頻率；啟用主動終端時，ACT 引腳需接 1 μF 反饋電容，優(yōu)化信號完整性。
• 時鐘設(shè)計：ADC 時鐘支持差分（LVDS/LVPECL）或單端（LVCMOS）輸入，推薦使用低抖動時鐘源（如 LMK048X 系列）；CW 時鐘需嚴格同步，16X 模式下時鐘頻率最高 128 MHz（2014 年后批次支持 145 MHz）。
• 布局規(guī)范：模擬信號與數(shù)字信號分區(qū)布線，LVDS 信號線等長設(shè)計（偏差 < 3.81 mm）；敏感輸入引腳（INP/INM/ACT）遠離電源平面，避免噪聲耦合。

3. 軟件與配置

• 模式配置：通過 SPI 寄存器選擇 TGC/CWD 模式，CWD 模式需配置時鐘模式（16X/8X/4X/1X）與相位延遲，TGC 模式需設(shè)置 VCAT 衰減電壓（0~1.5 V 差分）實現(xiàn)時間增益控制。
• 功耗優(yōu)化：根據(jù)系統(tǒng)需求選擇功耗模式，便攜設(shè)備可在脈沖間隙啟用部分掉電，降低平均功耗； unused 通道可通過寄存器單獨掉電，進一步節(jié)能。
• 校準與調(diào)試：啟用數(shù)字偏移校正與增益校正功能，補償通道誤差；利用 PGA 測試模式（CH7/CH8 PGA 輸出映射至 CW 引腳），方便信號鏈功能驗證。

四、產(chǎn)品優(yōu)勢與選型適配

• 核心優(yōu)勢：高集成度減少外部元器件數(shù)量，低噪聲特性適配微弱超聲信號，雙模式支持成像與多普勒檢測一體化設(shè)計，通道匹配精度滿足高分辨率波束形成需求。
• 選型建議：醫(yī)療超聲成像系統(tǒng)優(yōu)先選擇，需兼顧便攜性與成像質(zhì)量的設(shè)備可選用中功率模式；無損檢測設(shè)備可利用其多通道特性與寬濾波器范圍，適配不同頻率超聲探頭。
• 升級選項：增強版 AFE5808A 擴展數(shù)字高通濾波器截止頻率范圍，提升極端過載信號處理能力，新設(shè)計推薦優(yōu)先選用。