AFE0064 64 通道数字 X 射线探测器模拟前端（AFE）产品手册总结

AFE0064为64通道模拟前端设计，旨在满足基于平面面板探测器的数字X射线系统需求。

该设备包含64个积分器、用于全量量充电选择的PGA、相关双采样器、64个对2复用器以及两个差分输出驱动器。
*附件：afe0064.pdf

硬件可选集成极性允许正负电荷集成，并在系统设计中提供更多灵活性。此外，该器件还具备TFT（平面板探测器薄膜晶体管）电荷注入补偿。这一特性有助于最大化设备的可用信号电荷范围。

睡眠功能实现了显著的节能。这在长时间X射线照射时节能尤其有用。

AFE0064提供128针TQFP封装。

特性

• 64个频道
• 28.32微秒 最小扫描时间（包括所有64个通道的积分和数据传输）
• 7.5 MHz 最大数据传输速率
• Noise 824 e-RMS，配备30 pF传感器电容，功率范围为1.2 pC
• 整数非线性：FSR的±0.006%
• 八个可调节全比例范围（最小0.13%至最大9.5%）
• 内置CDS（信号采样-偏移采样）
• 可选的集成上下模式
• 低功耗：175 mW
• NAP模式：49.5毫瓦
• 14毫米×14毫米128针TQFP封装
• 应用
  • 数字放射摄影
  • CT扫描仪
  • 行李扫描仪
  • 红外光谱学

参数

一、产品核心概述

AFE0064 是德州仪器推出的高集成度多通道模拟前端，专为平板探测器数字 X 射线系统设计，核心优势为高通道密度、低噪声、高线性度，适用于数字放射成像、CT 扫描仪、行李扫描仪及红外光谱应用，工作温度范围为–40°C 至 + 85°C，采用 128 引脚 TQFP 封装（14mm×14mm），单 3.3V 供电，集成 64 路积分器、PGA、相关双采样器（CDS）及双差分输出驱动器。

二、关键特性与规格

1. 核心性能参数

• 通道与采样性能 ：64 路模拟输入通道，最小扫描时间 28.32μs（含 64 通道积分与数据传输）；支持 8 档可编程满量程电荷范围（0.13pC~9.6pC），适配不同灵敏度传感器。
• 精度与噪声 ：积分非线性误差（INL）仅 ±0.006% FSR，通道间满量程误差匹配 ±0.7% FSR；30pF 传感器电容、1.2pC 量程下输入等效噪声 824 e⁻-RMS，通道间串扰 0.08% FSR。
• 功耗与时序 ：工作功耗 175mW，休眠模式（NAP）功耗 49.5mW，唤醒时间 10μs；最高数据传输速率 7.5MHz，支持 15MHz（顺序模式）/3.75MHz（同步模式）时钟频率。

2. 核心功能

• 信号处理与采样：内置相关双采样（CDS）功能，消除积分器偏移和低频噪声；支持积分方向可编程（向上 / 向下），适配正负电荷积分需求。
• 补偿与校准：集成 TFT 电荷注入补偿功能，通过外部电压调节补偿电荷，避免积分器饱和；通道泄漏电流典型值 2pA，偏移误差 ±0.07% FSR，保障微弱信号检测精度。
• 输出与工作模式：双差分输出驱动器，分别输出通道 310 和 6332 数据；支持顺序 / 同步两种数据读取模式，可级联两片器件扩展至 128 通道。
• 电源管理：支持休眠模式（NAP）和掉电模式，休眠模式下大幅降低功耗，适配长时间 X 射线曝光场景的节能需求。

三、封装与引脚

1. 封装信息

采用 128 引脚 TQFP（PBK）封装，提供托盘装（90 片 / 盘）和卷盘装（1000 片 / 卷），符合 RoHS 标准，MSL 等级 2（260°C 回流焊，1 年保质期）；封装热阻抗 θJA=45°C/W，需合理布局散热以保障宽温工作稳定性。

2. 关键引脚功能

• 电源与地：VDD（供电电压，3.2V~3.6V）、VSS（地）；多组 VDD/VSS 引脚需就近供电与接地，降低电源噪声。
• 信号输入：IN<0>~IN<63>（64 路模拟输入通道）；REFP/REFM（正 / 负参考电压输入，典型值 2.25V/0.85V）。
• 信号输出与控制：OUTP-0/OUTM-0、OUTP-1/OUTM-1（双差分输出对）；控制引脚含 CLK（时钟输入）、STI（通道计数器复位）、IRST（积分器复位）、SHR/SHS（复位 / 信号采样控制）、NAPZ（休眠模式使能）、PDZ（掉电控制）。
• 配置引脚：PGA-0~PGA-2（满量程范围选择）、INTUPZ（积分方向选择）、SMT-MD（工作模式选择：顺序 / 同步）。

四、应用场景与设计支持

1. 典型应用

• 数字 X 射线平板探测器信号采集、医疗影像设备数据预处理、安检设备多通道传感器信号放大与转换，尤其适用于对通道密度、噪声抑制和线性度有严格要求的高精度成像系统。

2. 设计资源

• 参考与供电：REFP/REFM 需外接低噪声参考源，建议通过 100Ω 电阻和 1μF 电容滤波；EXT_C 引脚（内部积分器共模电压 1.68V）需外接 1μF 陶瓷电容去耦。
• 配置要点：通过 PGA 引脚选择满量程范围，INTUPZ 引脚设置积分方向，SMT-MD 选择数据读取模式；CDS 功能默认使能，无需额外配置即可抑制低频噪声。
• 布局指南：模拟信号与数字信号严格分区布线，参考引脚远离噪声源；多通道输入布线长度尽量一致，降低通道间时延差异，提升同步采样精度。

五、可靠性与订单信息

• 可靠性保障：ESD 防护符合工业标准，通道间一致性优异，适应恶劣工作环境；支持两片级联扩展至 128 通道，通过 STO/STI 引脚实现级联同步。
• 可订购型号：AFE0064IPBK（托盘装 90 片）、AFE0064IPBKR（卷盘装 1000 片），引脚标识 AFE0064，支持–40°C~+85°C 宽温工作。