AFE5812 产品核心信息总结

该AFE5812是一种高度集成的模拟前端 （AFE） 解决方案，专为需要高性能和小尺寸的超声系统而设计。该AFE5812集成了完整的时间增益控制（TGC）成像路径和CWD路径。它还使用户能够选择各种功率/噪声组合之一，以优化系统性能。因此，AFE5812不仅适用于高端系统，也适用于便携式系统，是一种合适的超声AFE解决方案。
*附件：afe5812.pdf

该AFE5812包含八通道压控放大器 （VCA）、14 位和 12 位 ADC 以及 CW 混频器。VCA 包括 LNA、VCAT、PGA 和 LPF。LNA增益可编程，支持250 mVPP至0.75 VPP输入信号。LNA 还支持可编程有源端接。超低噪声VCAT提供40 dB的衰减控制范围，并改善整体低增益信噪比，有利于谐波成像和近场成像。PGA 提供 24 和 30 dB 的增益选项。在 ADC 之前，LPF 可以配置为 10、15、20、30、35 或 50 MHz，以支持不同频率的超声应用。此外，AFE5812的信号链可以处理低于 100 kHz 的信号频率，这使得该AFE5812可用于声纳和医疗应用。AFE5812中的高性能14位/65MSPS ADC可实现77 dBFS SNR。它确保在低链增益下实现出色的信噪比。ADC的LVDS输出可实现小型化系统所需的灵活系统集成。

该AFE5812集成了低功耗无源混频器和低噪声求和放大器，以实现片上CWD波束形成器。每个模拟输入信号可选择16个相位延迟。同时，实现了独特的三阶和五阶谐波抑制滤波器，以增强CW灵敏度。

该AFE5812还包括一个数字同相和正交（I/Q）解调器和一个低通抽取滤波器。解调模块的主要目的是降低LVDS数据速率并提高整体系统电源效率。I/Q解调器可以接受具有高达65 MSPS采样率和14位分辨率的ADC输出。例如，在数字解调和4×抽取滤波后，同相或正交输出的数据速率降低到16.25 MSPS，数据分辨率提高到16位。因此，总体LVDS迹线减少量可以是2倍。如果不需要，可以绕过该解调器并完全关闭电源。

该AFE5812采用 15mm × 9mm、135 引脚 BGA 封装，额定工作温度范围为 –40°C 至 85°C。

特性

• 8通道完整模拟前端
  • LNA、VCAT、PGA、LPF、ADC和CW混频器
• 可编程增益低噪声放大器 （LNA）
  • 24、18、15 dB增益
  • 0.25、0.5、0.7 VPP 线性输入范围
  • 0.63、0.7、0.9 nV/rtHz 输入参考噪声
  • 可编程有源端接
• 40 dB低噪声压控衰减器（VCAT）
• 24/30 dB可编程增益放大器（PGA）
• 三阶线性相位低通滤波器 （LPF）
  • 10、15、20、30、35、50 兆赫
• 14位模数转换器，带LVDS输出
  • 65 MSPS 时为 77 dBFS 信噪比
• 噪声/功耗优化（不带数字解调器）
  • 180 mW/CH，0.75 nV/rtHz，65 MSPS
  • 1.1 nV/rtHz时为109 mW/CH，40 MSPS
  • CW 模式下为 107 mW/CH
• 出色的器件间增益匹配
  • ±0.5 dB（典型值）和 ±1.1 dB（最大值）
• ADC后的可编程数字I/Q解调器
  • 宽范围解调频率
  • <1KHz 频率分辨率
  • 抽取滤波器系数 M = 1 至 32
  • 16xM 抽头 FIR 抽取滤波器
  • 解调后LVDS速率降低
  • 片上 RAM，具有 32 个预设配置文件
• 低谐波失真
• 低频声纳信号处理
• 快速一致的过载恢复
• 连续波多普勒无源混频器（CWD）
  • 低接近相位噪声 –156 dBc/Hz，1 KHz，2.5 MHz载波
  • 相位分辨率为 1/16λ
  • 支持 16X、8X、4X 和 1X CW 时钟
  • 3次和5次谐波抑制12dB
• 小型封装：15 mm x 9 mm，135-BGA
• 工作温度：-40°C 至 85°C

参数

AFE5812 是德州仪器推出的高集成度 8 通道超声模拟前端（AFE），核心优势为低噪声、多功能集成与灵活功耗配置，集成完整信号链与 CW 多普勒路径，适配医疗超声、无损检测等对性能与小型化要求严苛的场景。

核心参数与特性

• 硬件规格 ：8 通道完整信号链，含 LNA、VCAT、PGA、LPF、14/12 位 ADC 及无源 CW 混频器；ADC 最高采样率 65 MSPS，LVDS 输出接口。
• 性能表现 ：输入参考噪声低至 0.63 nV/rtHz，ADC SNR 达 77 dBFS；通道间增益匹配典型值 ±0.5 dB、最大值 ±1.1 dB；3 阶线性相位 LPF 支持 10/15/20/30/35/50 MHz 可选截止频率。
• 增益与衰减配置 ：LNA 增益可选 24/18/15 dB，输入范围 0.25~0.75 VPP；VCAT 提供 40 dB 衰减控制；PGA 增益可选 24/30 dB。
• 功耗与封装 ：65 MSPS 时每通道功耗 180 mW（0.75 nV/rtHz），40 MSPS 时低至 109 mW；采用 135 引脚 NFBGA 封装（15mm×9mm），工作温度 -40°C~+85°C。

功能与工作模式

• 核心功能 ：集成数字 I/Q 解调器，解调频率范围宽、分辨率 <1kHz；16×M 抽头 FIR 抽取滤波器（M=1~32），可降低 LVDS 数据速率；片上 RAM 存储 32 组预设配置文件。
• CW 多普勒功能 ：无源混频器支持 1/4/8/16 倍 CW 时钟，16 级相位延迟可调；对 3 次 / 5 次谐波抑制达 12 dB，1kHz 偏移处相位噪声 -156 dBc/Hz。
• 灵活配置 ：支持有源终端可编程，可适配不同输入信号；数字解调器可旁路并断电，优化功耗；支持低至 100 kHz 信号处理，兼容声纳应用。

应用场景

适用于医疗超声成像、无损检测设备、声纳系统、多通道高速数据采集系统，既适配高端高性能设备，也满足便携式设备的低功耗需求。

关键设计要点

• 电源要求 ：需严格遵循电源时序规范，模拟电源与数字电源建议独立供电并就近配置去耦电容，降低噪声耦合。
• 布局建议 ：LVDS 信号线需等长布线，减少时序偏移；模拟信号路径远离数字时钟线与功率器件，避免串扰；充分考虑散热设计，保障多通道同时工作稳定性。
• 配置方式 ：通过 SPI 接口配置寄存器，实现增益、滤波器、解调参数等灵活调整；支持 32 组预设配置快速切换，适配不同工作场景。