TX7364 多通道发射器技术文档总结

TX7364是一款用于超声成像系统的高度集成、高性能的发射器设备。该器件共有 64 个脉冲发生器电路、64 个发射/接收开关（称为 T/R 或 TR 开关），并支持片上波束形成器 （TxBF）。该器件还集成了片内浮动电源，可减少所需的高压电源数量。

TX7364 有一个脉冲发生器电路，可产生三级高压脉冲（高达 ±100 V），用于激发超声换能器的多个通道。该设备总共支持 64 个输出。最大输出电流为1A。
*附件：tx7364.pdf

该设备可用作许多应用的发射器解决方案，如超声成像、无损检测、声纳、激光雷达、海洋导航系统、脑成像系统等。

特性

• 发射器支持：
  • 64 通道 3 电平脉冲发生器和有源发射/接收 （T/R） 开关
• 3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：1A
  • 真正归零，将输出放电到地
  • 5MHz时的二次谐波为–40dBc
  • –3 dB带宽，400Ω ||125pF 负载
    • 22MHz，用于±100V电源
  • 极低的接收功率：0.1 mW/ch
• 有源发送/接收 （T/R） 开关，具有：
  • 导通电阻为26Ω
  • 开启和关闭时间：100ns
  • 瞬态毛刺：10mVPP
• 片上光束形成器具有：
  • 基于通道的 T/R 开关开启和关闭控制
  • 延迟分辨率：半波束形成器时钟周期，最小 2.5ns
  • 最大延迟：214波束形成器时钟周期
  • 最束形成器时钟速度：200MHz
  • 用于码型和延迟配置文件的片上 RAM
  • 一个 512 × 32 存储器，用于存储一组 4 个通道的波束形成模式和延迟
  • 存在全局重复功能，可实现长持续时间模式
• 高速（最大 400 MHz）、2 通道 LVDS 串行编程接口。
  • 编程时间短：延迟配置文件更新 ≈2.5 us
  • 32位校验和，用于检测错误的SPI写入
• 支持 CMOS 串行编程接口（最大 50 MHz）
• 高可靠性特点：
  • 内部温度传感器和自动热关断
  • 无特定的电源排序要求
  • 用于检测故障情况的错误标志寄存器
  • 用于浮动电源和偏置电压的集成无源器件
  • 小型封装：FC-BGA-196（12 mm × 12 mm），间距为 0.8 mm

参数

TX7364 是德州仪器（TI）推出的 高度集成化 3 电平、64 通道发射器 ，核心优势为集成片上波束成形器、收发（T/R）开关及高压脉冲发生器，专为超声成像系统设计，同时适配压电驱动器、探头内超声成像等场景，具备高电压输出、低功耗、快速配置与高可靠性等特性，采用小型化封装以满足精密设备设计需求。

一、核心特性

1. 64 通道 3 电平脉冲发生器

• 电压与电流能力 ：输出电压范围 ±1V~±100V，最大输出电流 1A，支持 True Return to Zero（真归零）功能，可将输出放电至接地，避免残留电荷影响超声换能器性能；
• 动态性能 ：5MHz 频率下二次谐波抑制比达 - 40dBc，带负载（400Ω 并联 125pF）时 - 3dB 带宽为 22MHz（±100V 供电），确保高频信号传输保真度；
• 接收功耗 ：接收模式下每通道功耗仅 0.1mW，显著降低系统整体功耗。

2. 集成有源 T/R 开关

• 电气性能 ：导通电阻低至 26Ω，减少信号衰减；开关切换速度快（导通 / 关断时间均为 100ns），支持高频脉冲序列快速切换；
• 信号完整性 ：切换瞬态毛刺仅 10mVpp，避免毛刺干扰超声信号采集，提升成像精度。

3. 片上波束成形器（TxBF）

• 延迟控制 ：延迟分辨率为波束成形器时钟周期的一半（最小 2.5ns），最大延迟达214个时钟周期，支持精细波束角度调整；
• 时钟与存储 ：波束成形器最高时钟速度 200MHz，集成片上 RAM（512×32 位）存储 4 通道一组的波束成形图案与延迟参数，支持全局重复功能，可生成长时间序列图案；
• 通道控制 ：基于通道的 T/R 开关启停控制，适配多通道协同波束扫描。

4. 高速配置接口

• LVDS 接口 ：2 通道 LVDS 串行编程接口，最高速率 400MHz，延迟配置文件更新时间约 2.5μs，满足实时波束调整需求；
• CMOS 接口 ：支持最高 50MHz CMOS 串行编程接口，兼容传统低速配置场景；
• 错误检测 ：32 位校验和（Checksum）功能，可检测 SPI 写入错误，避免配置数据异常导致设备故障。

5. 高可靠性设计

• 热保护 ：集成内部温度传感器与自动热关断功能，温度过高时自动切断部分电路，防止器件损坏；
• 电源灵活性 ：无特定电源时序要求，简化系统电源设计；
• 故障监测 ：错误标志寄存器（Error Flag Register）可检测故障状态（如过温、配置错误），便于系统诊断；
• 集成无源元件 ：片上集成浮动电源与偏置电压所需的无源元件，减少外部高压电源数量，降低 PCB 设计复杂度。

二、封装与物理规格

1. 封装参数

封装类型	引脚数	封装尺寸（标称）	引脚间距	最大高度	订单型号示例
FC-BGA（倒装芯片球栅阵列）	196	12.0mm×12.0mm	0.8mm	1.321mm	TX7364ACP

2. 机械与焊接信息

• 布局与钢网设计 ：推荐焊盘布局采用对称设计， solder mask 开口尺寸与金属焊盘匹配（示例中开口 0.4mm），钢网厚度建议 0.125mm，激光切割梯形孔与圆角设计可提升焊膏释放效果；
• 散热与可靠性 ：底部裸露金属区域需与 PCB 接地平面充分焊接，确保散热效率；封装符合 ASME Y14.5M 尺寸标准，机械公差适配精密装配。

三、应用场景

TX7364 核心适配对多通道、高电压、快速波束控制有需求的精密系统，主要应用包括：

1. 超声成像系统 ：64 通道支持多探头阵列，±100V 高压脉冲可驱动超声换能器，片上波束成形器实现快速波束扫描，提升成像分辨率与帧率；
2. 压电驱动器 ：1A 大电流输出可驱动高功率压电元件，适配非破坏性检测（NDT）、声呐（SONAR）等场景；
3. 探头内超声成像 ：小型化 12mm×12mm 封装与低功耗特性，满足探头内置电路设计空间与功耗限制；
4. 其他高频驱动场景 ：如激光雷达（LIDAR）、海洋导航系统、脑部成像设备等，需高压高频脉冲驱动的精密仪器。

四、订购信息与可靠性

1. 订购型号参数（关键型号）

订购型号	状态	封装类型	引脚数	包装数量	环保标准	引脚 / 球镀层	湿度敏感等级（MSL）	工作温度范围	器件标识
TX7364ACP	量产（ACTIVE）	FC-BGA	196	189 颗（JEDEC 托盘）	RoHS & Green（无锑 / 溴）	SnAgCu	Level-3（260°C/168 小时）	0°C~70°C	TX7364
TX7364ACP.B	量产（ACTIVE）	FC-BGA	196	160 颗（JEDEC 托盘）	RoHS & Green	咨询 TI	Level-3（260°C/168 小时）	0°C~70°C	-

2. 可靠性特性

• ESD 防护 ：器件易受静电放电（ESD）损坏，需遵循 TI 推荐的 ESD 防护操作流程（如使用防静电包装、接地工作台）；
• 温度适应性 ：工作温度 0°C~70°C，存储温度需遵循工业标准，避免高温高湿环境导致器件性能退化；
• 质量认证 ：量产型号通过 TI 严格的质量测试，包括热循环、湿度偏压等可靠性验证，确保长期稳定工作。

五、设计与文档支持

1. 设计资源

• 硬件设计参考 ：提供 PCB 布局示例（含焊盘、钢网设计细节），推荐参考 TI 文档《SPRAA99》获取封装布线与散热设计指南；
• 工具支持 ：TI 提供评估板、代码生成工具与设计方案，可通过 TI 官网产品文件夹获取相关资源。

2. 文档与支持

• 术语定义 ：关键术语说明（如 PRT = 脉冲重复时间、PRF = 脉冲重复频率、HV = 高压电源），便于理解技术参数；
• 更新通知 ：通过 TI 官网产品页面 “Notifications” 功能订阅文档更新，获取最新修订历史与技术细节；
• 技术支持 ：可通过 TI E2E™论坛获取工程师专家解答，解决设计过程中的技术问题。

六、关键注意事项

1. 电源设计 ：高压电源（AVDDP_HV/AVDDM_HV）与低压电源（AVDDP_5/AVDDM_5/AVDDP_1P8）需独立布线，避免高压噪声耦合至低压电路；
2. ESD 防护 ：装配与调试过程中必须采取 ESD 防护措施（如佩戴防静电手环、使用防静电工作台），防止器件损坏；
3. 散热设计 ：虽然器件集成热关断功能，但高功率工作时仍需通过 PCB 敷铜、散热垫等方式增强散热，避免频繁触发热保护；
4. 配置校验 ：使用 SPI 配置时需启用 32 位校验和功能，确保延迟参数、波束图案等关键配置数据正确，避免波束成形错误。