2.2 產(chǎn)品特色

• 小尺寸：一個(gè)小型封裝中集成8個(gè)通道，完整的TGC路徑、ADC和交叉點(diǎn)開(kāi)關(guān)集成在一個(gè)100引腳、16 mm × 16 mm TQFP封裝內(nèi)，節(jié)省空間。
• 低功耗：每通道195 mW（40 MSPS），連續(xù)波多普勒模式下，每通道功耗為120 mW，具有靈活的省電模式。
• 集成式交叉點(diǎn)開(kāi)關(guān)：此開(kāi)關(guān)允許多個(gè)多通道配置選項(xiàng)使能CW多普勒模式。
• 易于使用：數(shù)據(jù)時(shí)鐘輸出（DCO±）的工作頻率高達(dá)480 MHz，支持雙倍數(shù)據(jù)速率（DDR）操作。
• 使用靈活：串行端口接口（SPI）控制提供豐富靈活的特性，可滿足各種特定系統(tǒng)的需求。
• 集成二階抗混疊濾波器：該濾波器位于VGA和ADC之間，可編程范圍為8 MHz至18 MHz。

三、技術(shù)規(guī)格詳解

3.1 交流規(guī)格

在交流規(guī)格方面，除非另有說(shuō)明，(AVDD1 =1.8 V)，(AVDD2 = 3.0 V)，(DRVDD =1.8 V)，1.0 V內(nèi)部ADC基準(zhǔn)電壓，(f{IN}=5 MHz)，(R{S}=50 Ω)，LNA (增益 =21.3 dB)，LNA偏置 = 高，(PGA增益 =27 dB)，(GAIN -=0.8 V)，(AAF LPF)截止頻率 =(f_{SAMPLE} / 4.5)，HPF = LPF截止頻率/ 20.7（默認(rèn)），整個(gè)溫度范圍，ANSI - 644 LVDS模式。涵蓋了LNA特性、全通道（TGC）特征、PGA增益等多個(gè)參數(shù)，如LNA增益有15.6/17.9/21.3 dB等可選，輸入電壓范圍根據(jù)不同增益有所不同等。

3.2 數(shù)字規(guī)格

數(shù)字規(guī)格部分，在特定條件下規(guī)定了時(shí)鐘輸入、邏輯輸入、邏輯輸出等參數(shù)。例如時(shí)鐘輸入（CLK +、CLK -）的邏輯兼容為差分輸入電壓250 mV p - p（全溫度范圍），輸入共模電壓、輸入電阻、輸入電容等都有明確規(guī)定。

3.3 開(kāi)關(guān)規(guī)格

開(kāi)關(guān)規(guī)格中，時(shí)鐘速率為10 - 80 MSPS，時(shí)鐘高電平脈沖寬度和低電平脈沖寬度典型值為6.25 ns等，還涉及輸出參數(shù)如傳播延遲、上升時(shí)間、下降時(shí)間等。

四、工作原理深入分析

4.1 超聲應(yīng)用原理

AD9272主要應(yīng)用于醫(yī)用超聲領(lǐng)域。超聲系統(tǒng)的重要功能是為生理信號(hào)衰減進(jìn)行時(shí)間增益控制（TGC）補(bǔ)償，由于超聲信號(hào)的衰減與距離（時(shí)間）呈指數(shù)關(guān)系，線性dB可變?cè)鲆娣糯笃鳛樽罴呀鉀Q方案。超聲信號(hào)鏈要求超低噪聲、有源輸入端接、快速過(guò)載恢復(fù)、低功耗以及ADC差分驅(qū)動(dòng)。AD9272的12位80 MSPS采樣ADC可同時(shí)滿足通用型和高端系統(tǒng)的要求，對(duì)于低端和便攜式超聲設(shè)備，其節(jié)省電力和低成本的特點(diǎn)也能滿足需求。

4.2 通道概述

每個(gè)通道包含TGC信號(hào)路徑和CW多普勒信號(hào)路徑。LNA為這兩個(gè)信號(hào)路徑提供用戶可調(diào)的輸入阻抗匹配。CW多普勒路徑包含一個(gè)跨導(dǎo)放大器和一個(gè)交叉點(diǎn)開(kāi)關(guān)，TGC路徑包含一個(gè)差分X - AMP? VGA、一個(gè)抗混疊濾波器和一個(gè)ADC。信號(hào)路徑為全差分路徑，能夠?qū)崿F(xiàn)最大信號(hào)擺幅，并減少偶數(shù)階失真，但LNA為單端信號(hào)源驅(qū)動(dòng)。

4.3 各模塊工作原理

• 低噪聲放大器（LNA）：良好的噪聲性能依賴于專有超低噪聲LNA，可將隨后VGA噪聲貢獻(xiàn)降至最低。LNA支持高達(dá)4.4 V p - p的差分輸出電壓，差分增益可設(shè)定飽和前的最大輸入信號(hào)，三個(gè)增益可通過(guò)SPI設(shè)置。借助低值反饋電阻和輸出級(jí)的電流驅(qū)動(dòng)能力，LNA可以實(shí)現(xiàn)低至0.75 nV/√Hz的折合到輸入端噪聲電壓（增益為21.3 dB）。
• 可變?cè)鲆娣糯笃鳎╒GA）：X - AMP差分VGA提供精確輸入衰減和插值，具有3.8 nV/√Hz低折合到輸入端噪聲和出色的增益線性。其輸入為14級(jí)差分電阻梯，總增益范圍是42 dB，增益控制接口GAIN±為差分輸入端，增益控制響應(yīng)時(shí)間小于750 ns。
• 抗混疊濾波器（AAF）：由單極點(diǎn)高通濾波器和二階低通濾波器組合而成，高通濾波器可配置為與低通濾波器截止頻率成一定比例關(guān)系，可通過(guò)SPI進(jìn)行選擇。截止頻率可通過(guò)SPI調(diào)整至ADC采樣時(shí)鐘速率的0.7 - 1.3倍，范圍保持在8 MHz至18 MHz。
• 模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）：采用流水線式ADC架構(gòu)，各級(jí)的量化輸出組合在一起，在數(shù)字校正邏輯中形成一個(gè)12位轉(zhuǎn)換結(jié)果。輸出級(jí)模塊能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)準(zhǔn)、錯(cuò)誤校正，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)捷敵鼍彌_器，然后將數(shù)據(jù)串行化，并使其與幀和輸出時(shí)鐘對(duì)齊。

五、應(yīng)用場(chǎng)景與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

5.1 應(yīng)用場(chǎng)景

• 醫(yī)療成像/超聲：滿足超聲系統(tǒng)對(duì)低噪聲、高動(dòng)態(tài)范圍、低功耗等要求，可用于超聲診斷設(shè)備。
• 汽車?yán)走_(dá)：在汽車?yán)走_(dá)系統(tǒng)中，可實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的精確探測(cè)和識(shí)別。

5.2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

• 時(shí)鐘輸入：為充分發(fā)揮芯片性能，應(yīng)利用差分信號(hào)作為采樣時(shí)鐘輸入端（CLK +和CLK -）的時(shí)鐘信號(hào)，可通過(guò)變壓器或電容器交流耦合。同時(shí)要考慮時(shí)鐘占空比和抖動(dòng)對(duì)性能的影響，AD9272內(nèi)置占空比穩(wěn)定器（DCS）可對(duì)非采樣邊沿進(jìn)行重新定時(shí)。
• 電源和接地：建議使用兩個(gè)獨(dú)立的1.8 V電源，一個(gè)用于模擬（AVDD），一個(gè)用于數(shù)字（DRVDD），并使用多個(gè)去耦電容。器件底部的裸露焊盤應(yīng)連接至低噪聲模擬地（AGND）。
• SPI接口：通過(guò)SPI接口可對(duì)芯片進(jìn)行靈活配置，包括增益設(shè)置、濾波器截止頻率調(diào)整、測(cè)試模式選擇等。要注意SPI時(shí)序和寄存器操作的正確性。

六、總結(jié)

AD9272作為一款功能強(qiáng)大的8通道LNA/VGA/AAF/ADC集成交叉點(diǎn)開(kāi)關(guān)，在性能、功耗、尺寸和易用性等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。電子工程師在設(shè)計(jì)醫(yī)療成像、汽車?yán)走_(dá)等相關(guān)系統(tǒng)時(shí)，可充分利用其特性，通過(guò)合理的設(shè)計(jì)和配置，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高性能和可靠性。同時(shí)，在實(shí)際應(yīng)用中要注意時(shí)鐘輸入、電源接地、SPI接口等設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以確保芯片的正常工作。你是否在設(shè)計(jì)中遇到過(guò)類似芯片的應(yīng)用問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。