LM96570 8 通道超声发射波束形成器产品总结

该LM96570是一种八通道单片光束形成器，用于脉冲发生器 多通道医疗超声应用。它非常适合与LM965XX系列一起使用 芯片组提供面向低功耗、便携式的完整医疗超声解决方案 系统。

该LM96570提供八个P和N输出通道，单个延迟最高可达102.4微秒 其脉冲频率可达80 MHz。所有通道都会启动脉冲序列 同时通过单一发射信号。高级功能包括延迟分辨率细至 0.78纳秒，可编程模式最多64脉冲。脉冲模式和延迟设置为 通过串行接口预编程，从而简化了对 驱动电路。

该LM96570采用32针WQFN封装。
*附件：lm96570.pdf

特性

• 通过编程单个通道参数，完全控制光束方向和脉冲模式的选择
• 输出与八进制高压脉冲集成电路上的正负输入无缝接口
• 光束成形器定时提供：
  • 延迟分辨率为0.78纳秒
  • 延迟范围最高可达102.4微秒
• 脉冲模式通过以下方式本地生成：
  • 最多64个脉冲的序列
  • 可调脉冲宽度
• 2.5V至3.3V CMOS逻辑接口

主要规格

• 输入输出电压 2.5 至 3.3 V
• 铁芯电源电压 1.8 V
• 输出脉冲频率 80 MHz
• 参考频率 40（±5%） MHz
• 1σ 输出抖动（@ 5MHz）25 ps
• 输出相位噪声（@ 5MHz，1kHz偏移）−116 dBc/Hz
• 延迟分辨率 0.78 纳秒
• 延迟范围 102.4微秒
• 最大模式长度：64脉冲
• 串行接口速度：80 Mbps
• 总功率 0.063瓦
• 运行温度0至+70°C

参数

方框图

LM96570 是德州仪器（TI）推出的 8 通道单片式波束形成器，专为医疗超声应用的脉冲发生器设计，核心优势为高精度延迟控制、可编程脉冲模式与低功耗，可与 LM965XX 系列芯片组搭配构建完整超声解决方案，适配便携式低功耗医疗设备。

一、核心产品参数

1. 基础性能指标

• 通道与脉冲特性 ：8 路 P/N 输出通道，支持 0.625 MHz80 MHz 输出脉冲率，脉冲模式长度可编程（464 个脉冲），单通道独立配置。
• 延迟控制 ：延迟范围最大 102.4 μs，延迟分辨率 0.78 ns，支持粗调（14 位，6.25 ns / 步）与细调（3 位，0.78 ns / 步），相位调节精度 45°。
• 时序性能 ：输出抖动 1σ=25 ps（5 MHz），相位噪声 - 116 dBc/Hz（5 MHz，1 kHz 偏移），上升 / 下降时间典型值 0.5 ns（2 mA 负载）。
• 功耗与供电 ：数字核心（VDDC）与模拟电源（VDDA）均为 1.711.89 V，数字 I/O 电源（VIO）为 2.373.47 V；典型总功耗 0.063 W，低功耗设计适配便携式设备。

2. 环境与封装

• 工作温度：0°C 至 70°C，满足医疗设备常规工作环境要求；
• 封装形式：32 引脚 WQFN 封装（5.3mm×5.3mm），符合 RoHS 标准，引脚镀层为锡（SN），MSL 等级 2，峰值回流温度 260°C；
• ESD 防护：人体模型（HBM）±2 kV、机器模型（MM）±200 V、充电设备模型（CDM）±750 V，保障操作与使用可靠性。

二、关键功能特性

1. 波束形成核心功能

• 脉冲模式编程：支持单通道独立编程（P 通道 08h0Fh、N 通道 10h17h）与全局统一编程（18h/P 通道、19h/N 通道），二进制直码输出，LSB 优先传输。
• 脉冲宽度调节：通过相位延迟补偿路径差异，支持 P/N 通道相对延迟调整，可实现 50% 占空比校准，适配高压脉冲发生器驱动需求。
• 多工作模式：支持常规发射模式、连续波（CW）模式（循环输出固定脉冲）、反向发射模式（谐波成像，先正后反两次发射）。

2. 控制与接口

• 串行接口：4 线串行接口（sCLK/sWR/sRD/sLE），时钟频率最高 80 MHz，支持寄存器读写，地址 6 位（含读写控制），数据长度 8~64 位。
• PLL 时钟：支持 40 MHz 差分（LVDS 兼容）或单端（LVCMOS）参考时钟输入，内部生成 160 MHz 8 相时钟，保障时序精度。
• 触发与复位：TX_EN 引脚触发发射，RST 引脚异步复位，支持上电复位序列与低功耗管理。

3. 系统兼容性

• 输出接口：P/N 输出直接驱动高压超声脉冲发生器（如 LM96550），适配正 / 负脉冲控制需求；
• 芯片组兼容：可与 LM96550（脉冲器）、LM96530（T/R 开关）、LM96511（模拟前端）等搭配，构建完整超声发射 / 接收系统。

三、应用与设计要点

1. 典型应用场景

• 医疗超声设备：便携式超声诊断仪、超声成像系统，支持 128/256 通道扩展；
• 具体应用：腹部超声、心血管超声、小器官超声等医疗成像场景，适配谐波成像、连续波多普勒等模式。

2. 硬件设计建议

• 供电与去耦 ：VDDC、VDDA 需 1.8 V 稳定供电，VIO 支持 2.5~3.3 V，各电源引脚就近放置 0.1 μF 陶瓷电容去耦，PLL_Vin 引脚建议外接 0.94 V 参考电压。
• 时钟电路：参考时钟推荐 40 MHz 低抖动 LVDS 信号，差分输入时 PLL_CLK - 引脚需交流耦合，单端输入时接地或接 VDDA。
• 布局规范：模拟地（AGND）与数字地（DGND/DGNDIO）分开布线，时钟线短且隔离，P/N 输出通道远离噪声源，确保时序精度。

3. 软件与配置

• 寄存器配置：通过 1Ah 寄存器设置脉冲长度、输出频率与 PLL 使能；00h~07h 配置单通道延迟与脉冲宽度调整；1Bh 选择 PLL 时钟输入类型（差分 / 单端）。
• 工作流程：上电后先配置电源与复位，再编程脉冲模式与延迟参数，最后通过 TX_EN 引脚触发发射，支持连续发射与单次发射控制。

四、典型工作模式

1. 常规发射模式

• 配置 64 位脉冲模式，通过延迟编程实现 8 通道相位聚焦，适用于常规超声成像，相邻通道延迟差可低至 13.28 ns。

2. 连续波（CW）模式

• 循环输出固定脉冲序列（默认 [1 0]/[0 1]），无需重复编程，适用于多普勒血流测量，脉冲率最高 80 MHz。

3. 反向发射模式

• 单次 TX_EN 触发两次发射（先正相后反相），适配谐波成像，提升成像分辨率，支持 8 位自定义脉冲模式。