TX7316 是一款高度集成、高性能的超聲成像系統(tǒng)變送器解決方案。該器件共有16個脈沖發(fā)生器電路（PULS）、16個發(fā)射/接收（T/R）開關(guān)，并支持片上和片外波束形成器（TxBF）。該器件還集成了片內(nèi)浮動電源，可減少所需的高壓電源數(shù)量。

TX7316（在本數(shù)據(jù)手冊中稱為器件）具有脈沖發(fā)生器電路，可產(chǎn)生三級高壓脈沖（高達 ±100 V），可用于激發(fā)超聲換能器的多個通道。該器件支持 8 電平模式的 5 個輸出和 16 電平模式的 3 個輸出。最大輸出電流可配置為 2.4 A 至 0.6 A。
*附件：tx7316.pdf

當脈沖發(fā)生器產(chǎn)生高壓脈沖時，關(guān)閉狀態(tài)下的 T/R 開關(guān)通過在高壓發(fā)射器和低壓接收器之間提供高隔離來保護接收器電路。當換能器接收回波信號時，T/R 開關(guān)打開并將換能器連接到接收器。T/R開關(guān)的ON/OFF作由外部引腳控制，或由器件中的片內(nèi)波束成形引擎控制。T/R 開關(guān)在 ON 狀態(tài)下提供 12 Ω阻抗。

超聲波傳輸依賴于多個換能器元件的激發(fā)，不同元件的激發(fā)延遲曲線定義了傳輸方向。這種作稱為發(fā)射波束成形。TX7316 支持不同通道的交錯脈沖，允許發(fā)射波束成形。該器件支持片外和片上波束成形作。

在片外波束形成器模式下，每個脈沖發(fā)生器和TR開關(guān)ON/OFF作的輸出轉(zhuǎn)換由外部控制引腳控制。為了消除外部控制信號的抖動影響，該器件支持同步功能。啟用同步功能后，使用低抖動波束形成器時鐘信號鎖存外部控制信號。

在片上波束形成器模式下，不同通道脈沖的延遲曲線存儲在器件內(nèi)。該器件支持一個波束形成器時鐘周期的發(fā)射波束形成器延遲分辨率和最大延遲 2^13^波束形成器時鐘周期。內(nèi)部碼型發(fā)生器根據(jù)存儲在配置文件 RAM 中的碼型配置文件生成輸出脈沖碼型。配置文件 RAM 中最多可存儲 16 個波束成形配置文件和 48/28 個用于 3/5 電平模式的模式配置文件。片上波束成形模式減少了必須從 FPGA 路由到器件的控制信號數(shù)量。

TX7316 采用 15 mm × 10 mm 216 引腳 NFBGA 封裝（ZCX 封裝），額定工作溫度范圍為 0°C 至 70°C。

特性

• 發(fā)射器支持：
  • 16 通道 3 電平或 8 通道 5 電平脈沖發(fā)生器和有源發(fā)射/接收 （T/R） 開關(guān)
  • 極低功耗片上波束成形模式（5 級模式）：
    • 在僅接收模式下：17 mW
    • 在發(fā)射-接收模式下：598 mW
    • 在 CW 模式（0.6 A 模式）下：1.97 W
    • 全局掉電模式下：4.3 mW
• 3 級、5 級脈沖發(fā)生器：
  • 最大輸出電壓：±100 V
  • 最小輸出電壓：±1 V
  • 最大輸出電流：2.4 A 至 0.6 A
  • 最大鉗位電流：1 A 至 0.25 A（3 電平模式下）
  • 最大鉗位電流：2 A 至 0.5 A（5 電平模式下）
  • 5 MHz時的二次諧波為–45 dBc
  • CW 模式抖動：100 fs，測量范圍為 100 Hz 至 20 kHz
  • CW模式近相位噪聲：5 MHz信號時–154 dBc/Hz（1 kHz偏移）
  • 支持 5 電平模式下的 4.8A 模式
  • –3 dB帶寬，1 kΩ ||240 pF 負載
    • 20 MHz（用于2.4A模式下的±100V電源）
    • 36 MHz（用于 4.8A 模式下的 ±100V 電源）
    • 25 MHz（用于2.4A模式下的±70V電源）
• 有源發(fā)送/接收 （T/R） 開關(guān)，具有：
  • ON/OFF控制信號
  • 12 Ω的導(dǎo)通電阻
  • 帶寬：50 MHz
  • HD2：-50 dBc
  • 導(dǎo)通時間：0.5 μs
  • 關(guān)斷時間：1.75 μs
  • 瞬態(tài)毛刺：50 mV聚丙烯
• 片外光束形成器具有：
  • 使用同步功能進行抖動清除
  • 最大同步時鐘頻率：200 MHz
• 片上光束形成器具有：
  • 延遲分辨率：一個波束形成器時鐘周期，最小 5 ns
  • 最大延遲：2^13^波束形成器時鐘周期
  • 最束形成器時鐘速度：200 MHz
  • 片上 RAM 存儲
    • 16 延遲專業(yè)版file
    • 48/28 碼型配置文件，用于 3 級或 5 級模式
• 高速（最大100 MHz）1.8V 和 2.5V CMOS 串行編程接口
• 自動熱關(guān)斷
• 3 電平模式下無特定電源排序要求
• 小型封裝：NFBGA-216（15 mm × 10 mm），間距為 0.8 mm

參數(shù)

方框圖

TX7316 是德州儀器推出的高集成度超聲成像發(fā)射器，核心優(yōu)勢是多通道脈沖輸出、內(nèi)置波束成形器及 T/R 開關(guān)，專為超聲成像系統(tǒng)設(shè)計。

核心參數(shù)與特性

• 通道與脈沖配置 ：支持 16 通道 3 級脈沖或 8 通道 5 級脈沖輸出；輸出電壓范圍 ±1V~±100V，最大輸出電流 2.4A（3 級模式）、4.8A（5 級模式），鉗位電流最高 2A。
• 波束成形功能 ：支持片上 / 片外波束成形，片上模式延遲分辨率低至 5ns，最大延遲達 213 個波束成形時鐘周期；內(nèi)置 RAM 可存儲 16 個延遲配置文件和 48/28 個模式配置文件（3/5 級模式）。
• T/R 開關(guān)性能 ：集成有源收發(fā)開關(guān)，導(dǎo)通電阻 12Ω，帶寬 50MHz，開啟時間 0.5μs，關(guān)閉時間 1.75μs，二次諧波 - 50dBc，瞬態(tài)毛刺 50mVPP。
• 功耗與信號性能 ：接收模式功耗 17mW，收發(fā)模式 598mW，CW 模式（0.6A）1.97W，掉電模式 4.3mW；5MHz 信號二次諧波 - 45dBc，CW 模式抖動 100fs，1kHz 偏移處相位噪聲 - 154dBc/Hz。
• 接口與保護 ：支持 100MHz 高速 CMOS 串行編程接口（1.8V/2.5V）；具備自動熱關(guān)斷功能，3 級模式無特定電源時序要求。

應(yīng)用場景

適用于超聲成像系統(tǒng)、壓電驅(qū)動器及探頭內(nèi)超聲成像設(shè)備等場景。

封裝與訂購信息

• 采用 15mm×10mm 216 引腳 NFBGA 封裝，引腳間距 0.8mm。
• 量產(chǎn)型號為 JEDEC 托盤包裝（136 片 / 盤），符合 RoHS 標準，引腳鍍層為 SNAGCU。
• MSL 等級 3，峰值回流溫度 260°C，工作溫度 0°C 至 70°C。

設(shè)計與支持

• 需優(yōu)化高壓電源布局與散熱設(shè)計，確保多通道信號同步穩(wěn)定性。