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該AFE58JD16是一種高度集成的模擬前端（AFE）解決方案，專門用于專為高性能、低功耗和小尺寸的超聲系統而設計必填。

要索取完整的數據表或其他設計資源：索取AFE58JD16
*附件：afe58jd16.pdf

該AFE58JD16是一款集成模擬前端（AFE），針對醫療超聲應用進行了優化。這 AFE58JD16 是一種多芯片模塊（MCM）器件，具有兩個芯片：VCA 和 ADC_CONV。每個模具總共有 16 個渠道。

VCA芯片中的每個通道都可以配置為兩種模式：時間增益補償（TGC）模式和連續波（CW）模式。在 TGC 模式下，每個通道都包括一個輸入衰減器（ATTEN），這是一種低噪聲具有可變增益的放大器（LNA）和三階低通濾波器（LPF）。衰減器支持衰減范圍為 8 dB 至 0 dB，LNA 支持 14 dB 至 45 dB 的增益范圍。LPF 截止頻率可以是配置為 10 MHz、15 MHz、20 MHz 或 25 MHz，以支持不同頻率的超聲應用。在CW模式下，每個通道包括一個固定增益為18 dB的LNA，以及一個16 dB的低功耗無源混頻器可選相位延遲。可以對每個模擬輸入信號施加不同的相位延遲，以執行片上波束成形作。CW 混頻器中的諧波濾波器抑制三次和五次諧波以增強 CW 多普勒測量的靈敏度。CW模式支持三種時鐘模式：16X、8X和4X。

ADC_CONV芯片的每個通道都有一個高性能模數轉換器（ADC），帶有 14 位或 12 位的可編程分辨率。該ADC在14位時實現75 dBFS信噪比（SNR）模式，12位模式下的72 dBFS SNR。該ADC在低通道增益下提供出色的SNR。設備以 65 MSPS 和 80 MSPS 的最大速度運行，分別提供 14 位和 12 位輸出。這 ADC設計用于隨采樣率縮放功率。ADC的輸出接口為低壓差分信令（LVDS）或 JESD 接口，可輕松與低成本現場可編程門陣列連接（FPGA）。

該AFE58JD16包括一個可選的數字解調器和 12 或 14 之后的JESD204B數據打包模塊位ADC。數字同相和正交（I/Q）解調器，具有可編程分數抽取濾波器以低功耗加速計算密集型算法。該設備還支持可選JESD204B 運行速度高達 5 Gbps 的接口，進一步降低了高通道數中的電路板布線挑戰系統。

該AFE58JD16還允許選擇各種功率和噪聲組合來優化系統性能。因此，這些器件是適合具有嚴格電池壽命的系統的超聲AFE解決方案要求。該AFE58JD16采用 15 mm xD7 15 mm NFBGA-289 封裝（ZAV 封裝，S-PBGAN289）并指定用于從 x9640xB0C 到 +85xB0C 的工作。器件引腳排列也與AFE5818類似家庭。

特性

用于超聲應用的 16 通道 AFE：
- 輸入衰減器、LNA、LPF、ADC 和
  CW 混頻器
- 數字時間增益補償（DTGC）
- 總增益范圍：6 dB至45 dB
- 線性輸入范圍：1 V~~聚丙烯~~
帶 DTGC 的輸入衰減器：
- 8 dB至0 dB衰減，步長為0.125 dB
- 支持匹配阻抗：
  - 50 Ω至800 Ω源阻抗
帶 DTGC 的低噪聲放大器（LNA）：
- 14 dB至45 dB增益，步長為0.125 dB
- 低輸入電流噪聲：1.2 pA/√Hz
三階線性相位低通濾波器（LPF）：
- 10 MHz、15 MHz、20 MHz 和 25 MHz
模數轉換器（ADC）：
- 14位ADC：65 MSPS時為75 dBFS SNR
- 12位ADC：80 MSPS時為72 dBFS SNR
LVDS 接口，最大速度高達
1 Gbps
針對噪音和功率進行了優化：
- 90 mW/Ch，1 nV/√Hz，65 MSPS
- 55 mW/通道，1.45 nV/√Hz，40 MSPS
- CW 模式下為 59 mW/Ch
出色的器件間增益匹配：
- ±0.5 dB（典型值）
低諧波失真：–60 dBc 電平
快速一致的過載恢復
連續波（CW）路徑具有：
- 1kHz頻率
  下–148 dBc/Hz的低近相位噪聲
- 相位分辨率：λ / 16
- 支持 16X、8X、4X 和 1X CW 時鐘
數字功能：
- ADC后的數字I/Q解調器：
  - 分數抽取濾波器 M = 1 至 63
    ，增量步長為 0.25 倍
  - 抽取后
    數據吞吐量降低
  - 片上 RAM，具有 32 個預設配置文件
5 Gbps JESD 接口：
- JESD204B 0、1 和 2 子類
- 每個 JESD 通道 2、4 或 8 個通道
小封裝：15 mm × 15 mm NFBGA-289

參數

方框圖

AFE58JD16 是德州儀器專為超聲系統設計的高集成度模擬前端（AFE），核心優勢是低功耗（90 mW / 通道）、低噪聲（1 nV/√Hz）、雙分辨率 ADC 配置及支持 TGC/CW 雙工作模式，搭配 JESD204B 高速接口，適用于醫療超聲成像、無損檢測、聲納成像等多通道高速數據采集場景。

一、核心性能與定位

通道與信號調理 ：16 通道并行設計，每通道集成輸入衰減器、低噪聲放大器（LNA）、3 階低通濾波器（LPF），總增益范圍 6 dB~~45 dB，線性輸入范圍 1 VPP，適配 50 Ω~~800 Ω 源阻抗。
ADC 性能 ：支持可編程分辨率，14 位模式下采樣率 65 MSPS、SNR 75 dBFS；12 位模式下采樣率 80 MSPS、SNR 72 dBFS；諧波失真低至 -60 dBc，過載恢復快速且穩定。
噪聲與功耗 ：輸入電流噪聲 1.2 pA/√Hz，電壓噪聲 1 nV/√Hz（65 MSPS 時）；支持功耗 scaling，40 MSPS 時功耗低至 55 mW / 通道，CW 模式下 59 mW / 通道，適配電池供電設備。
接口與環境 ：支持 LVDS（最高 1 Gbps）和 JESD204B 接口（最高 5 Gbps，子類 0/1/2），單 lane 可承載 2/4/8 通道數據；工作溫度 -40°C~85°C，滿足工業與醫療嚴苛環境要求。

二、關鍵功能與硬件特性

1. 集成功能模塊

雙工作模式：TGC 模式（時間增益補償）支持 0 dB~~8 dB 衰減（0.125 dB 步進）、14 dB~~45 dB 可變增益（0.125 dB 步進），LPF cutoff 可選 10/15/20/25 MHz；CW 模式（連續波）內置 18 dB 固定增益 LNA 與無源混頻器，支持 16 級相位延遲（λ/16 分辨率），抑制 3/5 次諧波，適配多普勒測量。
數字處理：集成數字 I/Q 解調器、分數抽取濾波器（M=1~63，0.25 增量步進），降低后端數據吞吐量；片上 RAM 存儲 32 組預設配置文件，支持快速模式切換。
一致性與抗干擾：通道間增益匹配典型值 ±0.5 dB，保證多通道采集一致性；CW 模式近載相位噪聲低至 -148 dBc/Hz（1 kHz 偏移），抗干擾能力優異。
封裝與集成：采用 15 mm×15 mm NFBGA-289 封裝，引腳布局兼容 AFE5818 系列，便于系統升級；多芯片模塊（MCM）設計，集成 VCA（可變增益放大器）和 ADC_CONV（ADC 轉換）雙芯片，簡化板級設計。

2. 工作模式

TGC 模式：針對脈沖超聲成像，通過可編程衰減器與 LNA 實現動態增益補償，抵消超聲信號傳播衰減，提升深部組織成像質量。
CW 模式：支持 1X/4X/8X/16X 時鐘模式，內置混頻器與相位延遲單元，可實現片上波束形成，適用于連續波多普勒血流測量。
低功耗模式：ADC 采樣率可動態調整，功耗隨速率同步縮放，非工作時段可切換至低功耗狀態，延長設備續航。
校準模式：支持通道增益與相位校準，通過片上配置優化多通道一致性，提升成像均勻性。

3. 接口與封裝

數據接口：LVDS 接口支持點對點高速傳輸，JESD204B 接口減少布線復雜度，適配 FPGA 等后端處理芯片，降低系統集成難度。
控制接口：通過配置引腳或串行接口設定工作模式、增益、濾波器參數及 ADC 分辨率，支持靈活配置。
封裝選項：僅提供 NFBGA-289 封裝（15 mm×15 mm），焊球材質為 SNAGCU，符合 RoHS 標準，MSL 等級 3（260°C 回流，168 小時）。