AFE7684 2 个发射、4 个接收 RF 采样收发器技术手册

AFE76xx 是一系列高性能、四通道/双通道、14 位、集成射频采样模拟前端 （AFE），具有 9 个 GSPS DAC 和 3 个 GSPS ADC，能够合成和数字化宽带信号。高动态范围使 AFE76xx 能够为无线基站生成和数字化 3G/4G 信号。在TDD模式下，接收器通道可以配置为在流量接收器（TDD RX）状态和宽带反馈接收器（TDD FB）状态之间动态切换，以协助功率放大器（PA）在发射器路径上的DPD（数字预失真）。
*附件：afe7684.pdf

AFE76xx 系列在接收器通道上集成了 DSA，并且还支持发射器通道上的 DSA 等效功能。每个接收通道具有一个模拟射频峰值功率检测器和各种数字功率检测器，用于辅助接收通道的AGC控制，以及两个射频过载检测器，用于设备可靠性保护。AFE76xx 系列有 8 个JESD204B兼容的 SerDes 收发器，运行速度高达 15 Gbps。这些器件每个TX通道最多有两个DUC，每个RX通道有两个DDC，具有多个插值/抽取速率和数字正交调制器/解调器，具有独立的频率灵活NCO。这些器件在单频模式下支持超过 1000 MHz（4T4R 为 800 MHz）的射频信号带宽，在双频模式下每个频段支持高达 800 MHz（4T4R 为 300 MHz）的射频信号带宽。低抖动PLL/VCO允许使用较低频率的基准时钟，从而简化了采样时钟的生成。

特性

• 14 位分辨率
• 采样率：
  • DAC：9GSPS
  • ADC：3GSPS
• 射频频率范围：高达 5.2 GHz
• 最大射频信号带宽
  • 四通道模式 （4T4R）：800 MHz（单频）;300 MHz（双频）
  • 双通道模式 （2T2R）：1200 MHz （TX）/1000 MHz （RX）（单频）;800MHz（双频）
• 每个 RX 通道的片内双通道可选 DSA
• 集成 TX DSA 功能
• 数字：
  • 双频数字上变频器 （DUC）
  • 双频数字下变频器 （DDC）
  • 用于 DUC/DDC 的 32 位 NCO
  • 插值比：6x、8x、9x、12x、16x、18x、24x、36x
  • 抽取比：/2、/3、/4、/6、/8、/9、/12、/16、/18、/24、/32
  • 用于TDD的RX/FB动态切换
• 接口：
  • 8 个高达 15Gbps 的 SerDes 收发器
  • 16 位和 12 位JESD204B传输层格式化，采用 8b/10b 编码
  • 子类 1 多设备同步
• 时钟：
  • 内部PLL/VCO，用于生成DAC和ADC时钟
• 封装：17mm x 17mm FC BGA，0.8mm 间距
• 电源：1.85 V、1.15 V、1.0 V、–1.8 V

参数

方框图

AFE76xx 系列是德州仪器推出的高集成度射频采样模拟前端（AFE），核心优势为多通道配置、超高采样速率与宽信号带宽，集成 DAC/ADC、数字上 / 下变频器（DUC/DDC）及动态开关功能，适用于蜂窝基站、宽带通信、微波回程链路等高性能射频系统。

一、核心产品特性与参数

1. 分辨率与采样速率

• 全系列采用 14 位分辨率，DAC 最高采样速率 9GSPS，ADC 最高 3GSPS，支持高保真信号合成与数字化。
• 射频工作频率范围高达 5.2GHz，单频段最大信号带宽：双通道模式下 TX 1200MHz/RX 1000MHz，四通道模式下 800MHz；双频段模式下双通道 800MHz、四通道 300MHz，适配宽频信号处理需求。

2. 通道与数字信号处理

• 通道配置灵活：AFE7685/AFE7686 为 4T4R（4 发 4 收），AFE7683/AFE7684 为 2T4R（2 发 4 收），AFE7681 为 4T2R（4 发 2 收），满足不同收发链路需求。
• 数字处理功能强大：每 TX 通道最多 2 个 DUC、每 RX 通道最多 2 个 DDC，支持多种内插（6x 36x）与抽取（/2 /32）比率，32 位 NCO 支持灵活频率调节，适配多制式信号处理。

3. 接口与同步

• 配备 8 个 JESD204B 兼容 SerDes 收发器，最高速率 15Gbps，支持 16 位 / 12 位数据格式与 8b/10b 编码，简化高速数据传输。
• 支持 Subclass 1 多器件同步，通过 SYNC 信号实现多片精准协同，适配大规模多通道射频系统构建。

4. 电源与环境

• 电源配置：需 1.85V、1.15V、1.0V、-1.8V 多组供电，满足不同模块功耗需求。
• 工作温度范围 - 40°C~+85°C，采用 17mm×17mm FCBGA 封装（400 引脚，0.8mm 引脚间距），焊球材质为 SNAGCU，符合 RoHS 标准，MSL 等级 3（260°C 峰值回流，168 小时存储）。

二、关键功能与优势

1. 动态工作模式

• 支持时分双工（TDD）模式，RX 通道可动态切换为业务接收（TDD RX）或宽带反馈接收（TDD FB），辅助功率放大器（PA）的数字预失真（DPD）功能，提升发射链路线性度。
• 集成发射通道数字增益控制（DSA）与接收通道双可选 DSA，配合峰值功率检测器与过载检测器，实现 AGC 控制与器件可靠性保护。

2. 时钟与校准

• 片上集成低抖动 PLL/VCO，支持 / 2、/3、/4 分频，可通过低频参考时钟生成 DAC/ADC 所需高速采样时钟，简化系统时钟架构。
• 内置温度传感器，实时监测器件工作温度，便于系统热管理优化。

三、典型应用场景

1. 核心应用领域

• 通信系统：5G/4G 蜂窝基站、分布式天线系统（DAS）、微波回程链路，适配多通道、宽频带信号收发需求。
• 宽带通信设备：高性能信号发生器、宽带接收机，支持高速信号合成与采集。

2. 应用优势

• 高集成度减少外部射频器件需求，直接射频采样架构简化前端设计，降低系统复杂度与成本。
• 多通道协同与动态切换功能，适配时分双工、多频段并发等复杂应用场景，提升系统灵活性。

四、型号差异与订购信息

1. 核心型号差异

型号	通道配置	每 TX 通道 DUC 数量	每 RX 通道 DDC 数量	最大输入 / 输出数据速率（MSPS）
AFE7681	4T2R	1	1	750
AFE7683	2T4R	1	1	750
AFE7684	2T4R	2	2	1500
AFE7685	4T4R	1	1	750
AFE7686	4T4R	2	2	1500

2. 订购与封装

• 所有型号均为量产状态，主要订购型号包括 AFE7681IABJ、AFE7683IABJ、AFE7684IABJ、AFE7685IABJ、AFE7686IABJ（含 B 版本）。
• 封装统一为 400 引脚 FCBGA（ABJ 封装），采用 JEDEC 托盘（5+1）包装，每盘 90 片，适配工业级批量应用。

五、设计与使用建议

1. 电源与散热

• 多组电源需严格按照规格供电，建议在各电源引脚就近配置滤波电容，降低电源噪声干扰。
• 器件功耗较高，封装底部需通过多过孔连接 PCB 接地平面，优化散热性能，避免高温影响工作稳定性。

2. 同步与布局

• 多器件同步时，需确保 SYNC 信号布线长度一致，减少时延差异，保证同步精度。
• 高速 SerDes 信号布线需遵循阻抗匹配原则，远离模拟射频链路，避免电磁干扰。