AFE5801是模擬前端，面向性能和集成水平至關(guān)重要的應(yīng)用。該器件包含八個可變增益放大器（VGA），每個放大器后面跟一個高速（最高65MSPS）ADC，每件設(shè)備共計八個ADC。

八個差分輸入中每個都有緩沖，最大響應(yīng)2Vpp的輸入擺幅，隨后是增益范圍從–5dB到31dB的VGA。VGA增益通過數(shù)字控制，增益曲線隨時間的變化可以通過串行接口存儲在設(shè)備內(nèi)集成的內(nèi)存中。
*附件：afe5801.pdf

VGA和ADC之間還集成了一個可選的鉗形和抗鋸齒低通濾波器（在7.5MHz、10MHz或14MHz處有3dB衰減）。

VGA/抗鋸齒濾波器輸出為差分式（限制為2Vpp），驅(qū)動板載12位、65MSPS ADC。如果選擇較低采樣率，ADC還會降低功耗。ADC輸出以LVDS流串行化，進一步減少了功耗和板塊面積。

該AFE5801采用64針QFN封裝（9毫米×9毫米），并適用于整個工業(yè)溫度范圍（–40°C至85°C）。

特性

• 八個可變增益放大器（VGA）
  • 八個差分緩沖輸入，最大擺幅為2Vpp
  • 5.5nV/√Hz VCA輸入噪聲（31dB增益）
  • 可變增益，從–5dB到31dB，階梯為0.125dB或1dB
  • 數(shù)字增益控制
• 帶有可編程截止頻率（7.5、10或14MHz）的三階抗鋸齒濾波器
• 夾 緊
• 模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）
  • 八進制信道，12位，65MSPS
  • 內(nèi)部與外部參考支持
  • 引用無需外部解耦
  • 串行LVDS輸出
• 1.8V和3.3V電源
• 每通道總功率50mW，30MSPS
• 每信道總功率58mW，50MSPS
• 64QFN封裝（9毫米×9毫米）
• 應(yīng)用
  • 影像學(xué)：超聲、PET
• 應(yīng)用
  • AFE5851：16通道VGA + ADC，32.5MSPS/通道

參數(shù)

一、產(chǎn)品核心概述

AFE5801 是德州儀器推出的高集成度模擬前端，專為超聲、PET 等成像應(yīng)用設(shè)計，核心優(yōu)勢為八通道同步信號調(diào)理與高速采樣。產(chǎn)品集成 8 路可變增益放大器（VGA）+ 12 位 ADC，最高采樣率 65MSPS，工作溫度范圍 -40°C~85°C，采用 64 引腳 QFN 封裝（9mm×9mm），支持 1.8V 模擬 / 數(shù)字供電與 3.3V 模擬供電，單通道功耗低至 50mW（30MSPS），總功耗典型 522mW，集成抗混疊濾波器、鉗位電路與 LVDS 串行輸出，適用于多通道高速數(shù)據(jù)采集場景。

二、關(guān)鍵特性與規(guī)格

1. 核心性能參數(shù)

• 分辨率與線性度 ：12 位 ADC，無丟失碼；通道間增益匹配最大 0.6dB，增益誤差 ±1.8dB（增益 > 28dB 時），偏移誤差 ±50 LSB（31dB 增益），動態(tài)性能優(yōu)異。
• 動態(tài)性能：信噪比（SNR）典型 66dBc，無雜散動態(tài)范圍（SFDR）65dBc，總諧波失真（THD）64dBc，輸入等效噪聲 5.5nV/√Hz（31dB 增益），串?dāng)_ -92dB，抗干擾能力強。
• 輸入與增益：八通道差分輸入，最大輸入擺幅 2Vpp（共模電壓 1.6V）；VGA 增益范圍 -5dB31dB，分辨率 0.125dB/1dB 可選，支持?jǐn)?shù)字增益（0dB6dB，0.2dB 步進）。
• 濾波與防護：集成三階抗混疊濾波器（AAF），截止頻率可選 7.5/10/14MHz；內(nèi)置鉗位電路（可禁用），過載恢復(fù)時間 ≤1 時鐘周期，適配強干擾場景。

2. 核心功能

• 多通道同步：八通道同步采樣，孔徑延遲匹配 ±150ps，群延遲變化 ±3.5ns，保證多通道信號相位一致性。
• 靈活工作模式：支持非均勻增益、均勻增益、靜態(tài) PGA 三種 TGC 模式，增益曲線可存儲于內(nèi)置內(nèi)存，支持硬件 / 軟件同步觸發(fā)。
• 低功耗設(shè)計：支持全局掉電、單通道掉電與待機模式，掉電功耗低至 8mW；LVDS 輸出支持 2 通道復(fù)用 1 路數(shù)據(jù)流，進一步降低功耗與布線面積。
• 數(shù)字信號處理：集成通道平均、數(shù)字高通濾波、偏移校正功能，數(shù)據(jù)格式支持二進制補碼 / 偏移二進制，可輸出測試圖案用于調(diào)試。

三、封裝與引腳

1. 封裝信息

• 64 引腳 QFN 封裝：尺寸緊湊，底部帶散熱焊盤（接 AVSS）；MSL 等級 3，支持 260°C 回流焊，符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)，散熱性能優(yōu)異（θJA=23.17°C/W）。

2. 關(guān)鍵引腳功能

• 電源與地：AVDD18（1.8V 模擬供電）、AVDD3（3.3V VGA 供電）、DVDD18（1.8V 數(shù)字 / LVDS 供電）；AVSS（模擬地）、DVSS（數(shù)字地），建議單點共地。
• 輸入與基準(zhǔn)：IN1P/MIN8P/M（八通道差分模擬輸入）；VREF_IN（外部基準(zhǔn)輸入，1.35V1.45V），支持內(nèi)部 / 外部基準(zhǔn)切換。
• 控制與輸出：SCLK/SDATA/SEN（串行配置接口）、RESET（復(fù)位）、PDN（全局掉電）、SYNC（TGC 同步觸發(fā)）；D1P/M~D8P/M（LVDS 數(shù)據(jù)輸出）、DCLKP/M（位時鐘）、FCLKP/M（幀時鐘）。

四、工作模式與核心功能

1. 核心工作模式

• TGC 增益模式：非均勻模式（自定義增益 - 時間曲線，148 個寄存器存儲）、均勻模式（固定斜率增益 ramp）、靜態(tài)模式（固定增益，粗調(diào) 1dB + 細(xì)調(diào) 0.125dB）。
• 采樣輸出模式：最高 65MSPS 采樣率，ADC 延遲 11 時鐘周期；LVDS 輸出支持 12/10/16/14 位序列化，幀時鐘對齊 12 位數(shù)據(jù)邊界，支持雙通道復(fù)用輸出。
• 低功耗模式：全局掉電（全功能關(guān)閉）、單通道掉電（獨立關(guān)閉指定 VGA+ADC）、待機模式（快速喚醒），適配不同功耗需求。

2. 關(guān)鍵功能

• 抗混疊濾波：三階低通濾波器，阻帶衰減 ≥95dB，有效抑制高頻噪聲混疊，無需外部濾波電路。
• 鉗位與過載恢復(fù)：鉗位電平限制在 ADC 滿量程 +3dB，快速恢復(fù)過載信號，避免器件損壞，適配超聲發(fā)射脈沖饋通場景。
• 串行配置：24 位串行接口（SCLK 最高 20MHz），支持寄存器讀寫，可配置增益、濾波、輸出格式等參數(shù)，靈活適配不同應(yīng)用。

五、應(yīng)用場景與設(shè)計支持

1. 典型應(yīng)用

• 成像系統(tǒng)：超聲診斷設(shè)備、PET 探測器、多通道數(shù)據(jù)采集卡。
• 測試測量：振動 / 模態(tài)分析、高速多通道傳感系統(tǒng)、工業(yè)自動化檢測。

2. 設(shè)計資源

• 電源與去耦：模擬與數(shù)字電源獨立供電，各電源引腳就近并聯(lián) 0.1μF 陶瓷電容，嘈雜環(huán)境可添加 1μF~10μF 鉭電容濾波。
• 布局要點：模擬地與數(shù)字地單點共地，輸入走線遠離數(shù)字 / 時鐘信號；LVDS 走線阻抗控制 100Ω 差分，長度誤差 ≤3.81mm，保證時序一致性；散熱焊盤需大面積接地。
• 時鐘設(shè)計：支持差分（LVDS/LVPECL）或單端（LVCMOS）時鐘輸入，單端時鐘需將 CLKINM 接 AVSS，差分時鐘建議 AC 耦合（0.1μF 電容）。
• 輸入驅(qū)動：模擬輸入需 AC/DC 耦合至 1.6V 共模電壓，AC 耦合電容建議 ≥10nF（適配 >1MHz 信號），源阻抗需匹配 5kΩ 內(nèi)部偏置電阻。

六、可靠性與訂單信息

• 可靠性保障：絕對最大額定值：AVDD3 3.8V，AVDD18/DVDD18 2.2V，引腳電壓 -0.3V~3.6V，結(jié)溫 125°C，ESD 防護符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
• 可訂購型號：AFE5801IRGCT（卷盤裝 250 片）、AFE5801IRGCR（卷盤裝 2000 片），引腳鍍層 NIPDAU，MSL 等級 3（260°C 回流焊，168 小時防潮）。