Texas Instruments TX75E16五級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)。該設備具有16脈沖電路和16個發(fā)送/接收開關（T/R或TR開關），并支持片上波束形成器 (TxBF)。該器件還集成了片上浮動電源，以減少所需的高壓電源數(shù)量。

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

Texas Instruments TX75E16帶有可產生五級高壓脈沖（高達±100V）的脈沖電路，可用于激發(fā)超聲變送器的多個通道。該設備共支持16個輸出。最大輸出電流為2A。該設備可用作超聲波成像、無損檢測、聲納、激光雷達、海洋導航系統(tǒng)、腦成像系統(tǒng)等多種應用的發(fā)射器。

特性

發(fā)射器支持
- 16通道五級脈沖發(fā)生器和有源發(fā)送/接收 (T/R) 開關
5級脈沖發(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）
- -3dB帶寬，1kΩ||240 pF負載
  - 20 MHz（±100V電源）
  - ±70V電源時為25MHz
  - 35MHz（4A模式下±100V電源）
- 集成抖動：-100fs（在100Hz至20kHz范圍內測量）
- CW模式近載波相位噪聲：-154dBc/Hz（1kHz偏移，5 MHz信號）
- 極低接收功率：1mW/通道
- 可編程負載阻尼電阻（200Ω、100Ω或67Ω）
有源發(fā)送/接收 (T/R) 開關，具有：
- 導通電阻：8Ω
導通和關斷時間：100ns
瞬態(tài)毛刺：10mVPP
片上波束形成器具有：
- 基于通道的T/R開關啟閉控制
- 半波束形成器時鐘周期的延遲分辨率：最小2ns
- 波束形成器時鐘周期最大延遲：2^14^
- 波束形成器最大時鐘速度：320MHz
- 每個通道模式控制，具有2K不同的電平
- 全局和局部重復模式，支持剪切波成像的長持續(xù)時間模式
- 支持120個延遲配置文件
高速（400MHz最大值）、2通道LVDS串行編程接口
- 編程時間短：< 500ns，用于延遲配置文件更新
- 32位校驗和功能，可檢測錯誤的SPI寫入
支持CMOS串行編程接口（最大50MHz）
內部溫度傳感器和自動熱關斷
沒有特定的電源排序要求
錯誤標志寄存器，用于檢測故障情況
集成無源器件，用于浮動電源和偏置電壓
FC-BGA-144 (10mm × 10mm)，0.8mm腳距小型封裝

簡化框圖

TX75E16五級16通道超聲發(fā)射器技術解析與應用指南

一、產品核心特性與技術創(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
?高驅動能力?：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?：8Ω導通電阻，100ns切換時間
?片上波束成形?：2ns延遲分辨率，支持214個時鐘周期最大延遲
?模式存儲?：每通道960字RAM，支持全局/局部重復模式
?安全保護?：集成溫度傳感器和自動熱關斷

二、關鍵電氣參數(shù)解析

1. 絕對工作條件

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

2. 信號性能指標

?時鐘系統(tǒng)?：320MHz最大波束成形時鐘
?相位噪聲?：-154dBc/Hz@1kHz偏移(5MHz CW)
?集成抖動?：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?：32位校驗和錯誤檢測
?快速更新?：延遲配置文件500ns切換時間

三、架構與工作原理

?創(chuàng)新性系統(tǒng)設計?：

?分級供電架構?：
- A/B組獨立高壓供電(AVDDP_HV_A/B)
- 集成浮動電源管理
- 內置去耦電容減少外部元件
?智能波束成形?：
- 120個可存儲延遲配置文件
- 支持剪切波成像的長周期模式
- 2K級可編程脈沖模式
?安全保護機制?：
- 錯誤標志寄存器實時監(jiān)測
- 多級熱管理策略
- 無時序要求的電源上電

四、PCB設計指南

?電源布局?：
- 高壓走線間距≥50mil
- 采用星型拓撲分配邏輯電源
- 每VCC引腳配置1μF+10nF去耦組合
?信號完整性?：
- LVDS差分對長度偏差<100μm
- 高壓輸出端避免使用過孔
- 單獨地層分割高壓/邏輯區(qū)域
?封裝處理?：
- FC-BGA-144封裝(10×10mm)
- 需要專業(yè)BGA焊接工藝
- 底部散熱焊盤需強制冷卻

五、開發(fā)支持資源

?配置工具鏈?：
- TI提供圖形化波束成形配置軟件
- 支持MATLAB接口進行模式仿真
- 開源Linux驅動支持
?參考設計?：
- 超聲智能探頭前端方案(TIDA-02005)
- 工業(yè)相控陣檢測模塊(PMP-21021)
- 醫(yī)療成像子系統(tǒng)參考設計