AFE5828 器件是一款高度集成的模擬前端 （AFE） 解決方案，專為需要高性能、低功耗和小尺寸的超聲系統(tǒng)而設(shè)計。

AFE5828 是一款集成式 AFE，針對醫(yī)學(xué)超聲應(yīng)用進行了優(yōu)化。該器件通過具有兩個芯片的多芯片模塊 （MCM） 實現(xiàn)：一個壓控放大器 （VCA） 芯片和一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC） 芯片。VCA芯片有16個通道，與ADC芯片的16個通道連接。
*附件：afe5828.pdf

VCA芯片中的每個通道都可以配置為兩種模式之一：時間增益補償（TGC）模式或連續(xù)波（CW）模式。在TGC模式下，每個通道包括一個低噪聲放大器（LNA）、一個壓控衰減器（VCAT）、一個可編程增益放大器（PGA）和一個三階低通濾波器（LPF）。LNA可編程增益為21 dB、18 dB或15 dB。LNA 還支持主動終止。VCAT支持0 dB至36 dB的衰減范圍，并具有衰減的模擬電壓控制。PGA 提供 18 dB 至 27 dB 的增益選項，步長為 3 dB。LPF 截止頻率可以設(shè)置為 10 MHz 和 30 MHz 之間，以支持不同頻率的超聲應(yīng)用。在CW模式下，LNA的輸出進入具有16個可選相位延遲的低功耗無源混頻器，然后是帶有帶通濾波器的求和放大器。可以對每個模擬輸入信號施加不同的相位延遲，以執(zhí)行片內(nèi)波束成形作。CW 混頻器中的諧波濾波器抑制三次和五次諧波，以提高 CW 多普勒測量的靈敏度。

ADC芯片的16個通道可以配置為以14位或12位的分辨率運行。ADC分辨率可以與轉(zhuǎn)換速率進行權(quán)衡，在14位和12位分辨率下，最高速度分別為65 MSPS和80 MSPS。ADC設(shè)計用于隨采樣率縮放其功率。ADC的輸出接口通過低壓差分信號（LVDS）輸出，該信號可以輕松與低成本的現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）連接。

該器件還允許選擇各種功率和噪聲組合來優(yōu)化系統(tǒng)性能。因此，這些器件是適合具有嚴(yán)格電池壽命要求的系統(tǒng)的超聲AFE解決方案。

該器件采用 15 mm × 15 mm NFBGA-289 封裝，與 AFE5818 和 AFE5816 系列引腳兼容。

特性

• 用于超聲應(yīng)用的 16 通道 AFE：
  • 針對TGC和CW模式優(yōu)化的信號鏈
  • 四個可編程 TGC 配置文件
• 低噪聲放大器 （LNA） 具有：
  • 可編程增益：21 dB、18 dB和15 dB
  • 線性輸入信號幅度：0.37 V 聚丙烯 ， 0.5 伏聚丙烯和 0.71 V聚丙烯
  • 主動終止
• 壓控衰減器 （VCAT）：
  • 衰減范圍：0 dB–36 dB
• 可編程增益放大器 （PGA）：
  • 18 dB–27 dB，步長為 3 dB
• 三階線性相位低通濾波器（LPF）：
  • 截止頻率范圍為 10 MHz 至 30 MHz
• ADC模式（空閑通道SNR）：
  • 14位、65MSPS模式：75dBFS
  • 12位、80MSPS模式：72dBFS
• 針對噪音和功率進行了優(yōu)化：
  • TGC 模式：102 mW/Ch，0.8 nV/√Hz，65MSPS，14
    位輸出
  • CW 模式：63 mW/通道
• 出色的器件間增益匹配：
  • ±0.4 dB（典型值）
• 快速一致的過載恢復(fù)
• 連續(xù)波 （CW） 路徑具有：
  • 接近相位噪聲低，為–159 dBc/Hz，頻率偏移為1kHz，2.5MHz載波關(guān)閉
  • 相位分辨率：λ / 16
  • 支持 16 倍和 8 倍連續(xù)時鐘
  • 12 dB 抑制 3 次和 5 次諧波
• 速度高達 1 Gbps 的 LVDS 接口
• 小封裝：15 mm × 15 mm NFBGA-289

參數(shù)

方框圖

AFE5828 是德州儀器推出的高集成度 16 通道超聲模擬前端（AFE），專為超聲成像系統(tǒng)設(shè)計，兼具低噪聲、低功耗與小尺寸特性，適配醫(yī)療超聲、無損檢測、聲納成像等場景。

一、產(chǎn)品基礎(chǔ)信息

• 文檔與版本 ：文檔版本為 SBAS865A，首次發(fā)布于 2017 年 7 月，2017 年 10 月修訂，包含核心特性、應(yīng)用場景、封裝信息及訂購詳情。
• 核心定位 ：作為多芯片模塊（MCM），集成 VCA 芯片與 ADC 芯片，支持 TGC 模式與 CW 模式切換，滿足超聲系統(tǒng)對信號鏈性能、功耗及尺寸的嚴(yán)苛要求。
• 兼容性 ：引腳兼容 AFE5818、AFE5816 系列產(chǎn)品，便于系統(tǒng)升級與替換。

二、核心特性與參數(shù)

（一）通道與信號鏈

• 16 個獨立通道，每個通道集成完整信號鏈，支持 TGC（時間增益補償）和 CW（連續(xù)波）兩種工作模式。
• TGC 模式信號鏈 ：包含低噪聲放大器（LNA）、壓控衰減器（VCAT）、可編程增益放大器（PGA）和 3 階低通濾波器（LPF），支持 4 種可編程 TGC 配置文件。
• CW 模式信號鏈 ：集成低功耗無源混頻器、16 選相移發(fā)生器、求和放大器與帶通濾波器，支持 8 倍 / 16 倍 CW 時鐘，3 次 / 5 次諧波抑制達 12 dB。

（二）關(guān)鍵性能參數(shù)

• 噪聲與增益 ：LNA 噪聲低至 0.8 nV/√Hz，可編程增益為 15 dB/18 dB/21 dB；PGA 增益 18 dB-27 dB（3 dB 步進）；通道間增益匹配典型值 ±0.4 dB。
• 衰減與濾波 ：VCAT 衰減范圍 0 dB-36 dB，支持模擬電壓控制；LPF 截止頻率可在 10 MHz-30 MHz 間配置，線性相位特性適配超聲信號處理。
• ADC 性能 ：支持 14 位 / 65 MSPS 和 12 位 / 80 MSPS 兩種模式，空閑通道信噪比（SNR）分別為 75 dBFS 和 72 dBFS，功耗隨采樣率自適應(yīng)調(diào)節(jié)。

（三）功耗與接口

• 功耗優(yōu)化：TGC 模式下每通道功耗 102 mW（14 位 / 65 MSPS 配置），CW 模式下每通道功耗 63 mW，適配低功耗系統(tǒng)需求。
• 接口特性：采用 LVDS 輸出接口，速率最高 1 Gbps，可直接與低成本 FPGA 對接；支持 SPI 接口用于配置控制。
• CW 模式特性：載波 2.5 MHz 時，1 kHz 頻偏處相位噪聲低至 -159 dBc/Hz，相位分辨率達 λ/16，適配多普勒測量場景。

三、封裝與工作環(huán)境

• 封裝類型 ：采用 289 引腳 NFBGA 封裝，封裝尺寸 15.00 mm×15.00 mm，焊球材質(zhì)為 SNAGCU，符合無鉛標(biāo)準(zhǔn)。
• 工作條件 ：工作溫度范圍 0°C-85°C；存儲與運輸時需注意 ESD 防護，建議引腳短接或放置于導(dǎo)電泡沫中，避免 MOS 柵極損壞。

四、典型應(yīng)用與兼容產(chǎn)品

（一）應(yīng)用場景

• 醫(yī)療超聲成像設(shè)備、無損檢測設(shè)備、聲納成像設(shè)備等需要高分辨率、低噪聲超聲信號采集的場景。

（二）兼容與配套產(chǎn)品

• 同系列兼容產(chǎn)品：AFE5818（140 mW / 通道，0.75 nV/√Hz 噪聲）、AFE5816（90 mW / 通道，1 nV/√Hz 噪聲）。
• 配套推薦產(chǎn)品：時鐘芯片（LMK0482x、CDCM7005 等）、運算放大器（THS413x、OPA1632 等）、數(shù)字隔離器（ISO724x）等。

五、訂購信息

• 訂購型號：主要型號為 AFE5828ZAV 及其衍生版本（AFE5828ZAV.A、AFE5828ZAV.B），均為量產(chǎn)狀態(tài)。
• 包裝規(guī)格：126 片 / JEDEC 托盤（5+1 配置），MSL 等級 3（260°C 峰值回流，168 小時暴露），符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)。