Texas Instruments AFEx32A3W电流源智能模拟前端 (AFE) 是一款三通道、缓冲电压输出、电流输出和ADC输入智能AFE。AFEx32A3W器件支持的电流源可用于线性控制激光二极管和微型电机。这些器件支持Hi-Z掉电模式和电压输出断电条件下的Hi-Z输出。通道1可配置为ADC、电压输出DAC或比较器。该电压输出DAC提供强制感应选项，用作可编程比较器和电流阱。借助多功能GPIO、功能生成和可编程非易失性存储器(NVM)，这些智能AFE可用于无处理器应用和设计重复使用。这些器件自动检测SPI或I^2^C接口，包含一个内部基准。

数据手册：*附件：Texas Instruments AFEx32A3W电流源智能模拟前端数据手册.pdf

Texas Instruments AFEx32A3W的功能集与微型封装和低功耗相结合，使这些智能AFE非常适合用于无源光网络 (PON) 和其他工业激光应用中的激光二极管功率控制和电吸收调制激光器 (EML) 控制等应用。

特性

• 电流源DAC
  • 1 LSB DNL
  • 两个量程（300mA和220mA）
  • 770mV余量
• 双电压输出DAC
  • 1 LSB DNL
  • 1×、1.5×、2×、3×和4×增益
• 通道1上的ADC输入
• 通道1上的可编程比较器模式
• VDD 关闭时可提供高阻抗输出
• 高阻抗和电阻下拉断电模式
• 50 MHz SPI兼容型接口
• 自动检测I^2^C或SPI（1.62V V IH ，VDD = 5.5V时）
• 可配置为多种功能的通用输入/输出 (GPIO)
• 预定义波形生成（正弦、余弦、三角和锯齿）
• 用户可编程的非易失性存储器 (NVM)
• 内部或电源作为基准
• 宽工作范围
  • 电源范围：3 V至5.5 V
  • 温度范围：-40°C至+125°C

功能框图

德州仪器AFEx32A3W智能模拟前端：激光控制与电压调节的理想解决方案

引言

德州仪器(TI)的AFE432A3W和AFE532A3W(AFEx32A3W系列)是高度集成的三通道智能模拟前端(AFE)器件，专为精密模拟信号处理而设计。这些器件结合了10位/8位数模转换器(DAC)、模数转换器(ADC)和可编程比较器功能，为光学模块、激光控制和工业应用提供了完整的解决方案。本文将详细介绍该系列器件的主要特性、工作原理和典型应用。

主要特性与技术参数

AFEx32A3W系列具有多项卓越特性，使其在众多应用中脱颖而出：

1. ‌多通道灵活配置‌：
   • 两个专用电压输出DAC通道
   • 一个可配置为电压输出DAC、ADC输入或比较器的多功能通道
   • 电流源DAC(高达300mA)
2. ‌精密性能指标‌：
   • 10位(AFE532A3W)或8位(AFE432A3W)分辨率
   • 电压输出DNL(差分非线性度)：±1LSB
   • 电流输出范围：220mA或300mA可选
   • 低输出噪声：50μVPP(0.1Hz至10Hz)
3. ‌智能功能‌：
   • 内置非易失性存储器(NVM)
   • 可编程波形生成(正弦、余弦、三角波、锯齿波)
   • 可配置GPIO引脚支持多种功能
4. ‌接口选项‌：
   • 自动检测I2C或SPI接口
   • I2C支持标准模式(100kHz)、快速模式(400kHz)和快速模式+(1MHz)
   • SPI时钟速率高达50MHz
5. ‌宽工作范围‌：
   • 电源电压：3V至5.5V
   • 温度范围：-40°C至+125°C

应用领域

AFEx32A3W系列器件特别适合以下应用场景：

1. ‌光学模块控制‌：
   • 激光二极管功率控制
   • 电吸收调制激光器(EML)控制
   • 无源光网络(PON)系统
2. ‌工业自动化‌：
   • 微型电机控制
   • 精密电压基准
   • 过程控制环路
3. ‌测试与测量‌：
   • 自动测试设备(ATE)
   • 传感器信号调理
   • 数据采集系统

电路设计与实现

典型应用电路

AFEx32A3W的一个典型应用是电吸收调制激光器(EML)的控制系统设计。该应用利用器件的以下功能：

1. ‌IDAC输出‌用于激光二极管偏置
2. ‌VDAC输出‌通过运算放大器反相后提供EAM所需的负偏置电压
3. ‌ADC输入‌监控光电二极管输出，实现闭环控制

设计注意事项

1. ‌电源设计‌：
   • VDD和PVDD应通过低阻抗PCB走线短接
   • 推荐使用1μF至10μF电容与100nF电容并联进行电源去耦
   • CAP引脚需要约1.5μF的旁路电容
2. ‌热管理‌：
   • 器件不提供自动热关断功能
   • 外部电路设计必须确保结温在规格范围内
   • IDAC通道的功耗与PVDD电压和输出电流直接相关
3. ‌布局建议‌：
   • 分离模拟、数字和电源走线
   • 去耦电容应尽可能靠近器件引脚
   • 遵循器件数据手册中的布局示例

寄存器配置与编程

AFEx32A3W提供丰富的寄存器配置选项，通过I2C或SPI接口进行编程。主要寄存器组包括：

1. ‌DAC配置寄存器‌：
   • 增益设置
   • 输出模式选择
   • 比较器功能配置
2. ‌功能生成寄存器‌：
   • 波形类型选择(正弦、三角波等)
   • 相位设置
   • 斜率控制参数
3. ‌系统控制寄存器‌：
   • 电源管理模式
   • 接口配置
   • GPIO功能映射