Texas Instruments TX75E16五級(jí)16通道發(fā)射器是一款高度集成的高性能發(fā)射器，用于超聲成像系統(tǒng)。該設(shè)備具有16脈沖電路和16個(gè)發(fā)送/接收開關(guān)（T/R或TR開關(guān)），并支持片上波束形成器 (TxBF)。該器件還集成了片上浮動(dòng)電源，以減少所需的高壓電源數(shù)量。

數(shù)據(jù)手冊(cè)：*附件：Texas Instruments TX75E16五級(jí)16通道發(fā)射器數(shù)據(jù)手冊(cè).pdf

Texas Instruments TX75E16帶有可產(chǎn)生五級(jí)高壓脈沖（高達(dá)±100V）的脈沖電路，可用于激發(fā)超聲變送器的多個(gè)通道。該設(shè)備共支持16個(gè)輸出。最大輸出電流為2A。該設(shè)備可用作超聲波成像、無(wú)損檢測(cè)、聲納、激光雷達(dá)、海洋導(dǎo)航系統(tǒng)、腦成像系統(tǒng)等多種應(yīng)用的發(fā)射器。

特性

• 發(fā)射器支持
  • 16通道五級(jí)脈沖發(fā)生器和有源發(fā)送/接收 (T/R) 開關(guān)
• 5級(jí)脈沖發(fā)生器
  • 最大輸出電壓：±100V
  • 最小輸出電壓：±1V
  • 最大輸出電流：2 A
  • 支持4A輸出電流模式
  • 真正歸零以將輸出放電至接地
  • 二次諧波：-45dBc（5MHz時(shí)）
  • -3dB帶寬，1kΩ||240 pF負(fù)載
    • 20 MHz（±100V電源）
    • ±70V電源時(shí)為25MHz
    • 35MHz（4A模式下±100V電源）
  • 集成抖動(dòng)：-100fs（在100Hz至20kHz范圍內(nèi)測(cè)量）
  • CW模式近載波相位噪聲：-154dBc/Hz（1kHz偏移，5 MHz信號(hào)）
  • 極低接收功率：1mW/通道
  • 可編程負(fù)載阻尼電阻（200Ω、100Ω或67Ω）
• 有源發(fā)送/接收 (T/R) 開關(guān)，具有：
  • 導(dǎo)通電阻：8Ω
• 導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間：100ns
• 瞬態(tài)毛刺：10mVPP
• 片上波束形成器具有：
  • 基于通道的T/R開關(guān)啟閉控制
  • 半波束形成器時(shí)鐘周期的延遲分辨率：最小2ns
  • 波束形成器時(shí)鐘周期最大延遲：2^14^
  • 波束形成器最大時(shí)鐘速度：320MHz
  • 每個(gè)通道模式控制，具有2K不同的電平
  • 全局和局部重復(fù)模式，支持剪切波成像的長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間模式
  • 支持120個(gè)延遲配置文件
• 高速（400MHz最大值）、2通道LVDS串行編程接口
  • 編程時(shí)間短：< 500ns，用于延遲配置文件更新
  • 32位校驗(yàn)和功能，可檢測(cè)錯(cuò)誤的SPI寫入
• 支持CMOS串行編程接口（最大50MHz）
• 內(nèi)部溫度傳感器和自動(dòng)熱關(guān)斷
• 沒(méi)有特定的電源排序要求
• 錯(cuò)誤標(biāo)志寄存器，用于檢測(cè)故障情況
• 集成無(wú)源器件，用于浮動(dòng)電源和偏置電壓
• FC-BGA-144 (10mm × 10mm)，0.8mm腳距小型封裝

簡(jiǎn)化框圖

TX75E16五級(jí)16通道超聲發(fā)射器技術(shù)解析與應(yīng)用指南

一、產(chǎn)品核心特性與技術(shù)創(chuàng)新

TX75E16是德州儀器(TI)最新推出的高集成度超聲發(fā)射器解決方案，2025年7月最新修訂(SLOSEC0A)。該器件集成了16通道五電平脈沖發(fā)生器、T/R開關(guān)和片上波束成形器，具有以下突破性特征：

?高壓脈沖性能?：

• ?五電平輸出?：±1V至±100V可編程輸出范圍
• ?高驅(qū)動(dòng)能力?：2A連續(xù)輸出(4A脈沖模式)
• ?超低諧波失真?：二次諧波-45dBc@5MHz
• ?寬帶寬支持?：20MHz(-3dB@±100V,1kΩ||240pF)

?集成系統(tǒng)特性?：

• ?智能T/R開關(guān)?：8Ω導(dǎo)通電阻，100ns切換時(shí)間
• ?片上波束成形?：2ns延遲分辨率，支持214個(gè)時(shí)鐘周期最大延遲
• ?模式存儲(chǔ)?：每通道960字RAM，支持全局/局部重復(fù)模式
• ?安全保護(hù)?：集成溫度傳感器和自動(dòng)熱關(guān)斷

二、關(guān)鍵電氣參數(shù)解析

1. 絕對(duì)工作條件

• ?供電電壓?：±100V(高壓側(cè))，3.3V(邏輯側(cè))
• ?工作溫度?：0°C至70°C(商業(yè)級(jí))
• ?ESD防護(hù)?：HBM 2kV，CDM 1kV

2. 信號(hào)性能指標(biāo)

• ?時(shí)鐘系統(tǒng)?：320MHz最大波束成形時(shí)鐘
• ?相位噪聲?：-154dBc/Hz@1kHz偏移(5MHz CW)
• ?集成抖動(dòng)?：100fs(100Hz-20kHz)
• ?接收功耗?：僅1mW/通道

3. 配置接口

• ?雙編程接口?：
  • 400MHz LVDS(2通道)
  • 50MHz CMOS(SPI兼容)
• ?配置校驗(yàn)?：32位校驗(yàn)和錯(cuò)誤檢測(cè)
• ?快速更新?：延遲配置文件500ns切換時(shí)間

三、架構(gòu)與工作原理

?創(chuàng)新性系統(tǒng)設(shè)計(jì)?：

1. ?分級(jí)供電架構(gòu)?：
   • A/B組獨(dú)立高壓供電(AVDDP_HV_A/B)
   • 集成浮動(dòng)電源管理
   • 內(nèi)置去耦電容減少外部元件
2. ?智能波束成形?：
   • 120個(gè)可存儲(chǔ)延遲配置文件
   • 支持剪切波成像的長(zhǎng)周期模式
   • 2K級(jí)可編程脈沖模式
3. ?安全保護(hù)機(jī)制?：
   • 錯(cuò)誤標(biāo)志寄存器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)
   • 多級(jí)熱管理策略
   • 無(wú)時(shí)序要求的電源上電

四、PCB設(shè)計(jì)指南

1. ?電源布局?：
   • 高壓走線間距≥50mil
   • 采用星型拓?fù)浞峙溥壿嬰娫?/li>
   • 每VCC引腳配置1μF+10nF去耦組合
2. ?信號(hào)完整性?：
   • LVDS差分對(duì)長(zhǎng)度偏差<100μm
   • 高壓輸出端避免使用過(guò)孔
   • 單獨(dú)地層分割高壓/邏輯區(qū)域
3. ?封裝處理?：
   • FC-BGA-144封裝(10×10mm)
   • 需要專業(yè)BGA焊接工藝
   • 底部散熱焊盤需強(qiáng)制冷卻

五、開發(fā)支持資源

1. ?配置工具鏈?：
   • TI提供圖形化波束成形配置軟件
   • 支持MATLAB接口進(jìn)行模式仿真
   • 開源Linux驅(qū)動(dòng)支持
2. ?參考設(shè)計(jì)?：
   • 超聲智能探頭前端方案(TIDA-02005)
   • 工業(yè)相控陣檢測(cè)模塊(PMP-21021)
   • 醫(yī)療成像子系統(tǒng)參考設(shè)計(jì)