Texas Instruments TX75E16五级16通道发射器是一款高度集成的高性能发射器，用于超声成像系统。该设备具有16脉冲电路和16个发送/接收开关（T/R或TR开关），并支持片上波束形成器 (TxBF)。该器件还集成了片上浮动电源，以减少所需的高压电源数量。

数据手册：*附件：Texas Instruments TX75E16五级16通道发射器数据手册.pdf

Texas Instruments TX75E16带有可产生五级高压脉冲（高达±100V）的脉冲电路，可用于激发超声变送器的多个通道。该设备共支持16个输出。最大输出电流为2A。该设备可用作超声波成像、无损检测、声纳、激光雷达、海洋导航系统、脑成像系统等多种应用的发射器。

特性

• 发射器支持
  • 16通道五级脉冲发生器和有源发送/接收 (T/R) 开关
• 5级脉冲发生器
  • 最大输出电压：±100V
  • 最小输出电压：±1V
  • 最大输出电流：2 A
  • 支持4A输出电流模式
  • 真正归零以将输出放电至接地
  • 二次谐波：-45dBc（5MHz时）
  • -3dB带宽，1kΩ||240 pF负载
    • 20 MHz（±100V电源）
    • ±70V电源时为25MHz
    • 35MHz（4A模式下±100V电源）
  • 集成抖动：-100fs（在100Hz至20kHz范围内测量）
  • CW模式近载波相位噪声：-154dBc/Hz（1kHz偏移，5 MHz信号）
  • 极低接收功率：1mW/通道
  • 可编程负载阻尼电阻（200Ω、100Ω或67Ω）
• 有源发送/接收 (T/R) 开关，具有：
  • 导通电阻：8Ω
• 导通和关断时间：100ns
• 瞬态毛刺：10mVPP
• 片上波束形成器具有：
  • 基于通道的T/R开关启闭控制
  • 半波束形成器时钟周期的延迟分辨率：最小2ns
  • 波束形成器时钟周期最大延迟：2^14^
  • 波束形成器最大时钟速度：320MHz
  • 每个通道模式控制，具有2K不同的电平
  • 全局和局部重复模式，支持剪切波成像的长持续时间模式
  • 支持120个延迟配置文件
• 高速（400MHz最大值）、2通道LVDS串行编程接口
  • 编程时间短：< 500ns，用于延迟配置文件更新
  • 32位校验和功能，可检测错误的SPI写入
• 支持CMOS串行编程接口（最大50MHz）
• 内部温度传感器和自动热关断
• 没有特定的电源排序要求
• 错误标志寄存器，用于检测故障情况
• 集成无源器件，用于浮动电源和偏置电压
• FC-BGA-144 (10mm × 10mm)，0.8mm脚距小型封装

简化框图

TX75E16五级16通道超声发射器技术解析与应用指南

一、产品核心特性与技术创新

TX75E16是德州仪器(TI)最新推出的高集成度超声发射器解决方案，2025年7月最新修订(SLOSEC0A)。该器件集成了16通道五电平脉冲发生器、T/R开关和片上波束成形器，具有以下突破性特征：

‌高压脉冲性能‌：

• ‌五电平输出‌：±1V至±100V可编程输出范围
• ‌高驱动能力‌：2A连续输出(4A脉冲模式)
• ‌超低谐波失真‌：二次谐波-45dBc@5MHz
• ‌宽带宽支持‌：20MHz(-3dB@±100V,1kΩ||240pF)

‌集成系统特性‌：

• ‌智能T/R开关‌：8Ω导通电阻，100ns切换时间
• ‌片上波束成形‌：2ns延迟分辨率，支持214个时钟周期最大延迟
• ‌模式存储‌：每通道960字RAM，支持全局/局部重复模式
• ‌安全保护‌：集成温度传感器和自动热关断

二、关键电气参数解析

1. 绝对工作条件

• ‌供电电压‌：±100V(高压侧)，3.3V(逻辑侧)
• ‌工作温度‌：0°C至70°C(商业级)
• ‌ESD防护‌：HBM 2kV，CDM 1kV

2. 信号性能指标

• ‌时钟系统‌：320MHz最大波束成形时钟
• ‌相位噪声‌：-154dBc/Hz@1kHz偏移(5MHz CW)
• ‌集成抖动‌：100fs(100Hz-20kHz)
• ‌接收功耗‌：仅1mW/通道

3. 配置接口

• ‌双编程接口‌：
  • 400MHz LVDS(2通道)
  • 50MHz CMOS(SPI兼容)
• ‌配置校验‌：32位校验和错误检测
• ‌快速更新‌：延迟配置文件500ns切换时间

三、架构与工作原理

‌创新性系统设计‌：

1. ‌分级供电架构‌：
   • A/B组独立高压供电(AVDDP_HV_A/B)
   • 集成浮动电源管理
   • 内置去耦电容减少外部元件
2. ‌智能波束成形‌：
   • 120个可存储延迟配置文件
   • 支持剪切波成像的长周期模式
   • 2K级可编程脉冲模式
3. ‌安全保护机制‌：
   • 错误标志寄存器实时监测
   • 多级热管理策略
   • 无时序要求的电源上电

四、PCB设计指南

1. ‌电源布局‌：
   • 高压走线间距≥50mil
   • 采用星型拓扑分配逻辑电源
   • 每VCC引脚配置1μF+10nF去耦组合
2. ‌信号完整性‌：
   • LVDS差分对长度偏差<100μm
   • 高压输出端避免使用过孔
   • 单独地层分割高压/逻辑区域
3. ‌封装处理‌：
   • FC-BGA-144封装(10×10mm)
   • 需要专业BGA焊接工艺
   • 底部散热焊盘需强制冷却

五、开发支持资源

1. ‌配置工具链‌：
   • TI提供图形化波束成形配置软件
   • 支持MATLAB接口进行模式仿真
   • 开源Linux驱动支持
2. ‌参考设计‌：
   • 超声智能探头前端方案(TIDA-02005)
   • 工业相控阵检测模块(PMP-21021)
   • 医疗成像子系统参考设计