AFE7222/AFE7225 宽带混合信号收发器技术文档总结

AFE7225/7222 是一款为全双工或半双工无线电设计的模拟前端。过采样传输12位DAC提供基带到奈奎斯特的输出频率。欠采样接收12位ADC允许基带的模拟输入频率达到~230MHz。AFE7225/7222 内的大多数模块独立控制，以优化功耗与利用率。通过串行接口提供两个辅助控制12位DAC和一个双输入辅助监听12位ADC。数字特性包括QMC（正交调制校正）、插值、减量、均方根/峰值功率计以及带有独立NCO的混频器，用于接收和发射路径。

AFE7225/7222 提供 64 针 9x9mm QFN 封装（RGC）。AFE7225/7222采用德州仪器的低功耗模拟CMOS工艺制造，并适用于整个工业温度范围（–40°C至85°C）。
*附件：afe7225.pdf

特性

• AFE7225
  • 双12位250MSPS TX DAC
  • 双12位125MSPS RX ADC
• AFE7222
  • 双12位130MSPS TX DAC
  • 双12位65MSPS RX ADC
• 选项
  • 双12位辅助DAC
  • 双输入12位辅助ADC
  • TX路径插值2或4
  • RX路径减2
  • 3.0V/1.8V电源，低功率
  • 半双工快速唤醒模式
  • 粗或细数字混音器
  • 正交调制修正
  • 时钟输入除法/乘法
  • 串行LVDS或交错并行CMOS接口
  • 64针QFN封装（9毫米×9毫米）

参数

方框图

AFE7222/AFE7225 是德州仪器（TI）推出的高集成度宽带混合信号收发器（模拟前端），专为全双工 / 半双工软件无线电设计，集成双路 ADC、双路 DAC 及丰富数字信号处理功能，凭借高采样率、低功耗及灵活接口，适配无线基础设施、点对点无线电、微微蜂窝基站等通信场景，可高效实现复杂信号的收发与处理。

一、芯片基础信息与核心特性

1. 基础规格

• 型号与定位 ：AFE7222（低速率版）、AFE7225（高速率版），文档编号 SLOS711B，初始发布于 2011 年 11 月，2012 年 3 月修订，引脚兼容，仅速率和部分性能有差异。
• 供电与温度 ：模拟电源 1.8V（AVDD18 系列）、3.0V（AVDD3 系列），数字电源 1.8V（DVDD18 系列）；工作温度 - 40°C 至 + 85°C（工业级），存储温度 - 65°C 至 + 150°C。
• 封装形式 ：64 引脚 9mm×9mm QFN 封装（型号 RGC），底部带热焊盘，热阻低至 22.8°C/W，适配高密度 PCB 布局。

2. 核心性能指标

• 分辨率与采样率 ：双路 12 位 ADC 和双路 12 位 DAC；AFE7222 的 ADC 最高 65 MSPS、DAC 最高 130 MSPS；AFE7225 的 ADC 最高 125 MSPS、DAC 最高 250 MSPS，支持 2 倍 / 4 倍插值（发射）和 2 倍抽取（接收）。
• 精度与动态性能 ：ADC 的 DNL±0.95 LSB、INL±1.7 LSB，SNR 典型值 70 dBFS 以上，SFDR 最高 88.3 dBc；DAC 的 DNL±0.5 LSB、INL±2 LSB，SFDR 最高 76 dBc，三阶交调失真（IMD3）低至 62 dBc。
• 低功耗与灵活控制 ：全双工模式功耗低至 398 mW（CMOS 接口），支持全局断电、快速恢复断电等多档功耗模式，可独立关闭 I/Q 通道或收发路径，平衡功耗与响应速度。
• 集成功能 ：内置正交调制校正（QMC）、粗 / 细混频器（带独立 NCO）、RMS / 峰值功率计、8 深度 FIFO；额外配备双路辅助 DAC（12 位，最高 3.33 MSPS）和一路辅助 ADC（12 位，最高 100 kSPS），支持电压监测与校准。

二、关键功能模块与工作原理

1. 收发信号链核心模块

• 接收路径 ：双路 12 位 ADC 接收模拟信号（输入带宽 550 MHz），经抽取滤波器（2 倍抽取，80 dB 以上阻带衰减）、QMC 校正（增益 / 相位 / 偏移校准）、粗 / 细混频器（频率搬移）后输出数字信号，内置功率计可实时监测信号功率。
• 发射路径 ：数字信号经 FIFO 缓冲、2 倍 / 4 倍插值滤波器（半带滤波器，70 dB 以上阻带衰减）、逆 sinc 滤波器、QMC 校正、粗 / 细混频器处理后，由双路 12 位 DAC 输出差分电流信号（满量程 2 mA-20 mA 可调）。
• 辅助模块 ：辅助 ADC 支持 2 路外部输入，用于电压监测；辅助 DAC 为电流输出（最高 7.5 mA），可用于校准或外围电路控制。

2. 数字接口与时钟

• 接口模式 ：支持并行 CMOS 和串行 LVDS 两种接口，可灵活适配不同基带芯片；CMOS 接口最高数据率 260 Mbps，LVDS 接口最高 780 Mbps，支持 1 线 / 2 线、DDR/SDR 模式切换。
• 时钟架构 ：支持差分时钟、单端时钟或双独立单端时钟输入，内置 PLL（2 倍 / 4 倍倍频）、时钟分频器（1/2/4 分频）和占空比校正电路（DCC），可独立生成 ADC 和 DAC 所需时钟，降低外部时钟设计复杂度。

3. 校准与同步

• QMC 校正 ：支持 I/Q 通道的增益、相位、偏移校准，补偿模拟正交调制器的失衡，提升信号完整性。
• 多芯片同步 ：通过 SYNC 引脚或串行接口可实现多芯片间的时钟、FIFO、混频器相位等同步，适配多通道扩展场景。

三、应用场景与设计建议

1. 典型应用

• 通信系统 ：蜂窝基站、宽带通信设备、点对点无线电，可直接对接正交调制器 / 解调器，实现信号的直接上 / 下变频。
• 基站设备 ：微微蜂窝基站（Pico-Cell BTS），凭借小尺寸、低功耗特性适配基站小型化需求。
• 测试与测量 ：高速信号采集与生成设备，支持宽频段信号处理，适配复杂测试场景。

2. 设计注意事项

• 电源与接地 ：模拟电源与数字电源需严格分离，每路电源引脚就近并联 0.1 μF 去耦电容；QFN 封装的热焊盘必须焊接至 PCB 接地平面，确保散热效率。
• 信号匹配 ：模拟输入 / 输出需控制阻抗匹配，ADC 输入共模电压需设置为 0.95V（VCM 引脚输出），DAC 输出需根据负载配置合适的终端电阻。
• EMC 防护 ：芯片内置 ESD 防护有限（HBM 2 kV），存储和操作时需将引脚短接或置于导电泡沫中，避免静电损坏。
• 时钟设计 ：高速模式下建议使用低抖动差分时钟，ADC 采样率高于 65 MSPS 时需启用占空比校正电路（DCC），确保采样稳定性。