剖析AD9273：八通道集成芯片的卓越性能與應(yīng)用

在電子工程師的設(shè)計世界里，尋找一款性能卓越、功能豐富且適合特定應(yīng)用的芯片至關(guān)重要。AD9273作為一款針對低成本、低功耗、小尺寸及易于使用而設(shè)計的八通道集成芯片，無疑是眾多應(yīng)用場景中的理想之選。下面，我們就來深入剖析AD9273的各項特性、規(guī)格以及工作原理。

文件下載：AD9273BSVZ-25.pdf

1. 產(chǎn)品特性概覽

1.1 集成度高

AD9273集成了八通道低噪聲放大器（LNA）、可變增益放大器（VGA）、抗混疊濾波器（AAF）和12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），還包括一個8×8差分交叉點開關(guān)，能支持連續(xù)波（CW）多普勒模式。如此高的集成度，使得它在一個小型封裝中就能實現(xiàn)完整的功能，節(jié)省了大量空間。其提供100引腳TQFP和144引腳BGA兩種封裝，滿足不同設(shè)計需求。

1.2 低噪聲與高性能

LNA具有出色的噪聲性能，增益為21.3 dB時，折合到輸入端的噪聲電壓典型值僅為1.26 nV/√Hz。整個通道在典型增益下，折合到輸入端的噪聲為1.42 nV/√Hz。假設(shè)噪聲帶寬為15 MHz且LNA增益為21.3 dB，輸入信噪比（SNR）約為91 dB，能有效保證信號的質(zhì)量。

1.3 增益靈活可調(diào)

LNA的SPI可編程增益有15.6 dB、17.9 dB、21.3 dB三種可選，VGA的衰減器范圍為 -42 dB至0 dB，SPI可編程PGA增益有21 dB、24 dB、27 dB、30 dB四種選擇，能滿足不同應(yīng)用場景下對增益的需求。

1.4 低功耗設(shè)計

在12位/40 MSPS（TGC）時，每通道功耗為109 mW；連續(xù)波多普勒模式下，每通道功耗為70 mW。同時，它還具備靈活的省電模式，各通道可單獨進入掉電模式，延長便攜式應(yīng)用的電池使用時間，利用待機模式選項還能快速上電。

1.5 其他特性

抗混疊濾波器為可編程二階低通濾波器，范圍為8 MHz至18 MHz，還有可編程高通濾波器；ADC在10 MSPS至50 MSPS時為12位，SNR = 70 dB，SFDR = 75 dB；過載恢復(fù)時間 <10 ns，可從低功耗待機模式快速恢復(fù) <2 μs。

2. 技術(shù)規(guī)格詳解

2.1 交流規(guī)格

在特定條件下（AVDDl = 1.8 V，AVDD2 = 3.0 V，DRVDD = 1.8 V，1.0 V內(nèi)部ADC基準電壓，fIN = 5 MHz，RS = 50 Ω，LNA增益 = 21.3 dB等），對低噪聲放大器、全通道（TGC）特征、PGA增益、增益控制接口、CW多普勒模式、電源等參數(shù)都有詳細的規(guī)格要求。例如，LNA的增益有多種選擇，輸入電壓范圍、輸入電阻、噪聲系數(shù)等都有明確的數(shù)值。

2.2 數(shù)字規(guī)格

包括時鐘輸入、邏輯輸入、邏輯輸出、數(shù)字輸出等方面的規(guī)格。時鐘輸入邏輯兼容CMOS/LVDS/LVPECL，差分輸入電壓、輸入共模電壓等都有相應(yīng)規(guī)定；數(shù)字輸出邏輯兼容LVDS，有不同模式下的差分輸出電壓、輸出失調(diào)電壓等參數(shù)。

2.3 開關(guān)規(guī)格

涉及時鐘速率、時鐘高電平脈沖寬度、時鐘低電平脈沖寬度、輸出參數(shù)（傳播延遲、上升時間、下降時間等）、喚醒時間、流水線延遲、孔徑不確定等規(guī)格。時鐘速率范圍為10 - 50 MSPS，能滿足不同的采樣需求。

3. 工作原理分析

3.1 超聲應(yīng)用原理

AD9273主要應(yīng)用于醫(yī)用超聲領(lǐng)域。超聲系統(tǒng)需要對生理信號衰減進行時間增益控制（TGC）補償，由于超聲信號的衰減與距離（時間）呈指數(shù)關(guān)系，線性dB可變增益放大器是最佳解決方案。該芯片的超聲信號鏈要求超低噪聲、有源輸入匹配、快速過載恢復(fù)、低功耗以及ADC差動驅(qū)動，其12位50 MSPS采樣ADC可同時滿足通用型和高端系統(tǒng)的要求。

3.2 通道工作原理

每個通道包含TGC信號路徑和CW多普勒信號路徑。LNA為兩個信號路徑提供用戶可調(diào)的輸入阻抗端接，CW多普勒路徑包含跨導放大器和交叉點開關(guān)，TGC路徑包括差分X - AMP? VGA、抗混疊濾波器和ADC。信號路徑為全差分路徑，能實現(xiàn)最大信號擺幅并減少偶數(shù)階失真，但LNA由單端信號源驅(qū)動。

4. 典型性能參數(shù)

通過一系列圖表展示了在不同條件下的性能參數(shù)，如增益誤差與GAIN+的關(guān)系、增益誤差直方圖、增益匹配直方圖、折合到輸出端的噪聲柱狀圖、信噪比/信噪失真比與GAIN+的關(guān)系、抗混疊濾波器的通帶響應(yīng)和群延遲響應(yīng)、諧波失真與ADC輸出電平及輸入頻率的關(guān)系、IMD3與GAIN+及基波1幅度電平的關(guān)系等。這些參數(shù)能幫助工程師更好地了解芯片在不同工作狀態(tài)下的性能表現(xiàn)。

5. 應(yīng)用領(lǐng)域展望

AD9273的高性能和低功耗特點使其在醫(yī)療成像/超聲和汽車雷達等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。在醫(yī)療超聲領(lǐng)域，能滿足超聲設(shè)備對信號處理的要求，為醫(yī)生提供更準確的診斷信息；在汽車雷達領(lǐng)域，可幫助提高雷達系統(tǒng)的性能和可靠性。

作為電子工程師，在設(shè)計過程中，我們需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，充分利用AD9273的各項特性和規(guī)格，合理設(shè)計電路，以實現(xiàn)最佳的系統(tǒng)性能。你在實際設(shè)計中是否遇到過類似芯片應(yīng)用的問題呢？又有哪些獨特的解決方案呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。