產(chǎn)品概述與特性亮點(diǎn)

高度集成的八通道設(shè)計(jì)

AD9273將LNA、VGA、AAF和ADC集成在一個(gè)芯片中，每個(gè)通道都具備42dB的可變?cè)鲆娣秶?，全差?a target="_blank">信號(hào)路徑，最大增益可達(dá)52dB，ADC轉(zhuǎn)換速率最高可達(dá)50MSPS。這種高度集成的設(shè)計(jì)不僅節(jié)省了電路板空間，還降低了系統(tǒng)成本和設(shè)計(jì)復(fù)雜度。

低噪聲與高性能

LNA的輸入?yún)⒖荚肼曤妷涸谠鲆鏋?1.3dB時(shí)典型值僅為1.26nV/√Hz，整個(gè)通道的組合輸入?yún)⒖荚肼曤妷涸诘湫驮鲆嫦聻?.42nV/√Hz。在假設(shè)15MHz噪聲帶寬和21.3dB LNA增益的情況下，輸入信噪比約為91dB，為系統(tǒng)提供了出色的噪聲性能。

靈活的增益控制

VGA的衰減范圍為 -42dB至0dB，SPI可編程PGA增益有21dB、24dB、27dB、30dB可選，且采用線性dB增益控制，能夠滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)增益的靈活需求。

可編程抗混疊濾波器

AAF是可編程的二階低通濾波器，截止頻率可在8MHz至18MHz之間調(diào)節(jié)，還具備可編程的高通濾波器，有效濾除不需要的信號(hào)，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

高速ADC性能

ADC為12位，采樣速率在10MSPS至50MSPS之間，信噪比（SNR）可達(dá)70dB，無雜散動(dòng)態(tài)范圍（SFDR）可達(dá)75dB，采用串行LVDS輸出，提供數(shù)據(jù)和幀時(shí)鐘輸出，確保高速、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和傳輸。

低功耗與快速恢復(fù)

每個(gè)通道在12位/40MSPS（TGC）時(shí)功耗僅為109mW，連續(xù)波（CW）多普勒模式下每個(gè)通道功耗為70mW，還具備靈活的掉電模式。過載恢復(fù)時(shí)間小于10ns，從低功耗待機(jī)模式快速恢復(fù)時(shí)間小于2μs，非常適合對(duì)功耗和響應(yīng)速度要求較高的應(yīng)用。

集成交叉點(diǎn)開關(guān)

8×8差分交叉點(diǎn)開關(guān)支持連續(xù)波（CW）多普勒模式，為多通道配置提供了豐富的選擇，增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性和適應(yīng)性。

詳細(xì)技術(shù)分析

低噪聲放大器（LNA）

LNA是信號(hào)鏈的前端，其性能直接影響整個(gè)系統(tǒng)的噪聲水平。它采用單端輸入轉(zhuǎn)差分輸出，增益可通過SPI選擇。其輸入?yún)⒖荚肼暤?，在增益?1.3dB時(shí)僅為1.26nV/√Hz，且具備雙模式有源輸入阻抗匹配功能，帶寬大于100MHz。在設(shè)計(jì)時(shí)，建議將LG - x引腳與輸入或探頭連接地形成開爾文連接，以避免因電位差導(dǎo)致的直流偏置電壓?jiǎn)栴}。

可變?cè)鲆娣糯笃鳎╒GA）

VGA采用差分X - AMP架構(gòu)，提供精確的輸入衰減和插值功能。輸入?yún)⒖荚肼暤椭?nV/√Hz，增益線性度出色。其輸入是一個(gè)14級(jí)差分電阻梯，總增益范圍為42dB，通過增益控制接口GAIN±可靈活調(diào)節(jié)增益，增益控制響應(yīng)時(shí)間小于750ns。在增益控制過程中，要注意避免增益控制噪聲對(duì)系統(tǒng)的影響，可采用外部RC濾波器去除 (V_{GAIN}) 源噪聲。

抗混疊濾波器（AAF）

AAF是單極高通濾波器和二階低通濾波器的組合，高通濾波器截止頻率可根據(jù)低通濾波器截止頻率按比例配置，通過SPI進(jìn)行選擇。默認(rèn)的 -3dB低通濾波器截止頻率為ADC采樣時(shí)鐘速率的1/3或1/4.5，可通過SPI將截止頻率縮放為該頻率的0.7至1.3倍，截止頻率公差保持在8MHz至18MHz之間。在使用過程中，需要根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行濾波器的初始化和偶爾的重新調(diào)諧，以補(bǔ)償溫度漂移。

模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）

ADC采用流水線架構(gòu)，采樣發(fā)生在時(shí)鐘的上升沿。量化后的輸出在數(shù)字校正邏輯中組合成12位結(jié)果，輸出數(shù)據(jù)默認(rèn)采用偏移二進(jìn)制格式。ADC提供數(shù)據(jù)時(shí)鐘（DCO±）和幀時(shí)鐘（FCO±），方便數(shù)據(jù)的采集和處理。在時(shí)鐘輸入方面，為了獲得最佳性能，建議使用差分信號(hào)驅(qū)動(dòng)采樣時(shí)鐘輸入（CLK+和CLK -），并注意時(shí)鐘的抖動(dòng)和占空比對(duì)ADC性能的影響。

交叉點(diǎn)開關(guān)

每個(gè)LNA后面都跟隨一個(gè)跨導(dǎo)放大器，用于電壓 - 電流轉(zhuǎn)換。電流可以路由到八對(duì)差分輸出之一或16個(gè)單端輸出進(jìn)行求和。在與其他器件接口時(shí)，需要考慮組合通道的數(shù)量，合理設(shè)置負(fù)載阻抗，以確保滿量程擺幅和共模電壓在AD9273的工作范圍內(nèi)。

時(shí)鐘輸入與電源管理

時(shí)鐘輸入

為了實(shí)現(xiàn)AD9273的最佳性能，采樣時(shí)鐘輸入（CLK+和CLK -）應(yīng)使用差分信號(hào)驅(qū)動(dòng)?？梢酝ㄟ^變壓器或電容將信號(hào)交流耦合到輸入引腳，這些引腳內(nèi)部有偏置，無需額外的偏置電路。同時(shí)，要注意時(shí)鐘的抖動(dòng)和占空比，AD9273內(nèi)部的占空比穩(wěn)定器（DCS）可以在一定程度上減少占空比對(duì)性能的影響，但在某些應(yīng)用中可能需要關(guān)閉該功能。

電源管理

AD9273的功耗與采樣速率成正比，數(shù)字功耗主要由DRVDD電源和LVDS輸出驅(qū)動(dòng)器的偏置電流決定。通過SPI可以對(duì)LNA的偏置電流進(jìn)行縮放，以降低功耗。此外，AD9273還具備多種掉電模式，如通過PDWN引腳進(jìn)入完全掉電模式，通過STBY引腳進(jìn)入待機(jī)模式，這些模式可以有效節(jié)省功耗，并且在需要時(shí)能夠快速恢復(fù)正常工作。

應(yīng)用領(lǐng)域與優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)

醫(yī)療成像/超聲

在醫(yī)療超聲系統(tǒng)中，AD9273的低噪聲、高增益、快速過載恢復(fù)和低功耗等特性能夠滿足超聲信號(hào)處理的嚴(yán)格要求。其高度集成的設(shè)計(jì)減少了電路板空間，降低了系統(tǒng)成本，適合便攜式超聲設(shè)備的設(shè)計(jì)。同時(shí)，12位分辨率和高達(dá)50MSPS的采樣速率能夠滿足通用和高端超聲系統(tǒng)的需求。

汽車?yán)走_(dá)

汽車?yán)走_(dá)系統(tǒng)對(duì)信號(hào)處理的速度和精度要求很高，AD9273的高速ADC和靈活的增益控制能夠有效處理雷達(dá)回波信號(hào)，提高雷達(dá)的探測(cè)精度和可靠性。其低功耗特性也符合汽車電子對(duì)節(jié)能的要求。

總結(jié)與展望

AD9273以其高度集成、低噪聲、高性能、低功耗和靈活配置等優(yōu)點(diǎn)，為醫(yī)療成像、汽車?yán)走_(dá)等領(lǐng)域提供了優(yōu)秀的解決方案。作為電子工程師，我們?cè)谠O(shè)計(jì)過程中需要充分了解其各項(xiàng)特性和技術(shù)細(xì)節(jié)，合理選擇參數(shù)和配置，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最佳性能。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，相信類似的高性能集成器件將不斷涌現(xiàn)，為電子設(shè)計(jì)帶來更多的可能性。你在使用類似器件時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和想法。